CN107742651A - 一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池 - Google Patents
一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107742651A CN107742651A CN201710774284.3A CN201710774284A CN107742651A CN 107742651 A CN107742651 A CN 107742651A CN 201710774284 A CN201710774284 A CN 201710774284A CN 107742651 A CN107742651 A CN 107742651A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- resistive formation
- cadmium telluride
- automatic cleaning
- cleaning action
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 51
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 230000009471 action Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 89
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 106
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 26
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 210000001142 back Anatomy 0.000 claims description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 19
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 6
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- -1 hydroxyl radical free radical Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N telluride(2-) Chemical compound [Te-2] XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/073—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising only AIIBVI compound semiconductors, e.g. CdS/CdTe solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1828—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe
- H01L31/1836—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe comprising a growth substrate not being an AIIBVI compound
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
本发明公开一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，包括：改性导电玻璃(110)、电极区(1)及背板玻璃(170)；其中，电极区(1)设置于导电玻璃(110)及背板玻璃(170)之间，其中，改性导电玻璃(110)包括依次层叠的TiO2膜系(2)、TCO薄膜(240)及高阻层(250)。本发明提出通过对碲化镉薄膜电池的TCO薄膜上下表面进行改性，从而实现自清洁、高转化率、低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池。
背景技术
薄膜太阳电池的研究及其应用是当今光伏领域的热点。碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池是以CdTe为吸收层的一种化合物半导体薄膜太阳电池，CdTe的能隙宽度最适合于光电能量转换，用这种半导体做成的太阳电池，其可将光能直接转变为电能，并具有很高的理论转换效率(30％以上)；同时相比较于硅太阳能电池，其具有更低的生产成本。
碲化镉薄膜太阳电池的普通结构为玻璃/FTO/CdS/CdTe/背接触层/背电极层，该太阳电池主要存在以下两点缺点：1)该碲化镉薄膜太阳电池需安装在户外使用，随着使用时间的增加，在其表面会出现污渍，污渍的积累将严重影响太阳光的透过率，导致转化效率不断降低。若采用人工擦拭，会增加其使用成本。2)该碲化镉薄膜太阳电池是采用CdS层作为其N型层及窗口层，并通过减薄CdS层来提高可见光的透过率。但减薄CdS层，其表面容易形成孔洞，碲化镉层通过这些孔洞与TCO进行接触，形成电池的短路，严重影响电池效率。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其使用成本较低，具有自清洁的功能，同时无需减薄N型层便具有高转化率等特点。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，包括：改性导电玻璃(110)、电极区(1)及背板玻璃(170)；其中，电极区(1)设置于导电玻璃(110)及背板玻璃(170)之间，其中，改性导电玻璃(110)包括依次层叠的TiO2膜系(2)、TCO薄膜(240)及高阻层(250)。
优选的，所述改性导电玻璃中TiO2膜系(2)包括依次层叠的TiO2薄膜(210)、 MgF2薄膜(220)及TiO2薄膜(230)。
优选的，所述改性导电玻璃中TiO2膜系(2)的厚度为50-2000nm。
优选的，所述TCO薄膜(240)的厚度为3.2mm-4mm。
优选的，所述高阻层(250)为本征SnO2。
优选的，所述高阻层(250)的厚度为50nm-1000nm。
优选的，所述电极区(1)包括依次层叠的N型层(120)、光吸收层(130)、背接触层过渡层(140)及背电极层(150)，其中，N型层(120)与高阻层(250) 的下表面相接触。
优选的，所述N型层(120)为CdS薄膜、ZnS薄膜或In2S3薄膜中的一种或多种；所述光吸收层(130)为CdTe薄膜；所述背接触层过渡层(140)为石墨浆或 ZnTe:Cu中的一种；所述背电极层(150)为Mo、Zn或Ag中的一种。
优选的，所述N型层(120)为CdS薄膜。
优选的，所述背接触层过渡层(140)为ZnTe:Cu。
优选的，所述N型层(120)的厚度为80-200nm；光吸收层(130)的厚度为 1000-5000nm；背接触层过渡层(140)的厚度为100-500nm；背电极层(150)的厚度为100-500nm。
优选的，所述电极区与背板玻璃通过加入粘结剂(160)的方式相结合，其中，粘结剂(160)选自EVA、POE或PVB中的一种或多种。
优选的，所述粘结剂(160)的用量为。
优选的，一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池的制备方法，包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上、下表面分别沉积一层TiO2膜系(2)及高阻层(250)，得改性导电玻璃(110)；
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面沉积一层电极区(1)，并将背板玻璃(170)粘结在电极区(1)的下表面，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池。
优选的，步骤1)中所述改性导电玻璃制备过程如下：在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220)及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层高阻层 (250)，即得到改性导电玻璃(110)。
优选的，步骤2)中所述含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池制备过程如下：在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积N型层(120)、光吸收层(130)、背接触层过渡层(140)及背电极层(150)，并背板玻璃(170) 粘结在背电极层(150)的下表面，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池。
本发明提供一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，包括：改性导电玻璃(110)、电极区(1)及背板玻璃(170)；其中，电极区(1)设置于导电玻璃 (110)及背板玻璃(170)之间，其中，改性导电玻璃(110)包括依次层叠的TiO2膜系(2)、TCO薄膜(240)及高阻层(250)。本发明先对TCO薄膜的上表面进行改性，其在TCO薄膜的上表面覆盖一层TiO2膜系，其中TiO2膜系包括依次层叠的TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220)及TiO2薄膜(230)。TiO2薄膜一方面是一种超亲水材料，它能使得水在其表面迅速润湿铺展，优先占据其表面，隔断了污染物与表面的联系，同时水膜很薄，能很快被风干，防止湿表面被空气中的灰尘二次污染。另一方面，是利用TiO2的光催化性质，TiO2在受到紫外光辐照后受激发形成的超氧负离子和具有强氧化性的羟基自由基，所形成的超氧负离子和羟基自由基能分解表面吸附的各类有机污染物、氧化物、硫化物等微生物，从而降低表面污染，起到自清洁的目的，同时增加可见光的透过率，提高组件的转化率，降低成本。MgF2薄膜具有折射率低、透明波段宽、能隙宽、热稳定性好、机械强度大等优异性能。本申请通过控制TiO2膜系内各膜层的厚度，利用光的相互干涉，减少反射率，最终实现高透减反的目的。
同时，本发明对TCO薄膜的下表面也进行改性，其在TCO薄膜的下表面覆盖一层高阻层，该膜层起到缓冲的作用，其原因在于，为了增加组件在可见光范围内的透过率，通常是通过减薄N型层而实现的，但减薄N型层，其表面很容易形成孔洞，光吸收层可通过这些孔洞与TCO薄膜相接触，形成电池的短路，影响电池效率，因此，在TCO薄膜下表面覆盖一层高阻层，避免光吸收层与TCO薄膜的直接接触，增加可见光透过率，提高组件的转化率，降低成本。
本发明特别优选一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其制备方法包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220) 及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层本征SnO2(250)，即得到改性导电玻璃(110)；其中，TiO2薄膜 (210)的膜厚为50-100nm，MgF2薄膜(220)的膜厚为100-150nm，TiO2薄膜(230) 的膜厚为50-100nm，本征SnO2的膜厚为800-850nm。
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积CdS薄膜(120)、 CdTe薄膜(130)、ZnTe:Cu(140)及背电极层(150)，并通过加入EVA(160) 将背板玻璃(170)与背电极层(150)的下表面相结合，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池；其中，CdS薄膜的膜厚为150-200nm，CdTe薄膜的膜厚为1000-1500nm，ZnTe:Cu的膜厚为450-500nm，背电极层的膜厚为200-250nm，加入粘结剂的量为。
按以上步骤制备得到的含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其转化率可达38％。
本发明取得的积极成果为：
1、在TCO薄膜上表面沉积TiO2膜系，通过控制膜系内各薄膜厚度，从而起到增透的作用，同时利用TiO2的特性来实现自清洁的作用。
2、在TCO薄膜的下表面沉积一层高阻层，可避免P-CdTe通过孔洞直接与TCO 薄膜接触，起到缓冲的作用，进一步实现减薄CdS层的同时增加可见光透过率，提高组件的转化率，降低成本。
综上所述，本发明提出通过对TCO薄膜的上下表面进行改性，从而实现自清洁、高转化率、低成本的目的。
附图说明
图1为本发明实施方式中CdTe电池的结构示意图
图2为本发明实施方式中，图1中110层TCO玻璃经过处理后的结构示意图
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
传统化石能源资源有限，不能满足人类社会日益增长的能源需求。其开采、使用导致的环境污染问题广受关注，迄今没有找到解决办法。开发清洁可再生能源成为世界各国的必然选择。太阳能资源丰富，是最重要的可再生能源之一。近年来薄膜电池展现的高转换效率、长期稳定性等特点表明，发展薄膜电池是降低光伏能源成本，使之成为替代能源的可行选择。
CdTe能隙为1.46eV的直接禁带半导体，很接近太阳电池需要的最优能隙。吸收系数～105cm-1,就太阳辐射光谱中能量高于CdTe能隙的范围而言，1μm厚的CdTe 即可以有效吸收其99％。1963年，Cusano报道了第一个已质结CdTe薄膜电池，结构为n-CdTe/p-Cu2-xTe电池，效率为7％。该电池存在与Cu2-xS/CdS类似的稳定性问题，之后由于未能发现与n-CdTe匹配形成良好异质结的其它材料，研究重点转向 p-CdTe/n-CdS异质结电池。
目前，常采用碲化镉薄膜太阳电池的结构为玻璃/FTO/CdS/CdTe/背接触层/背电极层，其是通过减薄CdS层，从而增加可见光的透过率，但减薄CdS层，其表面容易形成孔洞，碲化镉层通过这些孔洞与TCO进行接触，形成电池的短路，严重影响电池效率，同时长时间使用，其表面会出现污渍，影响太阳光的透过率，而导致转化效率不断降低，增加使用成本。
本申请中对TCO薄膜的上下表面进行改性，从而实现自清洁、高转化率、低成本的目的。其中，先对TCO薄膜的上表面进行改性，其是通过在TCO薄膜的上表面依次层叠TiO2薄膜、MgF2薄膜及TiO2薄膜实现的。TiO2具有稳定的化学性能，熔点高达1830℃，能够抵御酸或碱的腐蚀，在光的照射下不会发生分解。TiO2薄膜具有优异的光学性能，其折射率高，机械强度高，化学性能稳定，在紫外线的照射下发生光催化反应，能够将有机物分解为二氧化碳和水，且不发生二次污染。TiO2薄膜的光催化性可以用于清除有机物、杀菌、消毒、处理污水等。
MgF2薄膜由于折射率低、透明波段宽、能隙宽、热稳定性好等优异性能，因此 MgF2薄膜在减反射膜上有着广泛的应用。孙秀菊等采用真空热蒸发技术，制备出性能优良的MgF2/ZnS双层减反射薄膜，其研究表明衬底温度为200℃且MgF2/ZnS厚度为100-35nm时具有最佳减反射效果。本申请中对于TiO2膜系，MgF2的折射率为 1.38、TiO2的折射率为2.2，通过控制各膜层厚度，利用光的相互干涉，减小反射率，最终实现高透减反的目的。
本发明提供的技术方案是一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，包括：改性导电玻璃(110)、电极区(1)及背板玻璃(170)；其中，电极区(1)设置于导电玻璃(110)及背板玻璃(170)之间，其中，改性导电玻璃(110)包括依次层叠的TiO2膜系(2)、TCO薄膜(240)及高阻层(250)。其中，所述改性导电玻璃中TiO2膜系(2)的厚度为50nm-2000nm，其包括依次层叠的TiO2薄膜(210)、 MgF2薄膜(220)及TiO2薄膜(230)；所述TCO薄膜(240)的厚度为3.2mm-4mm；所述高阻层(250)为本征SnO2，其厚度为50nm-1000nm；所述电极区(1)包括依次层叠的N型层(120)、光吸收层(130)、背接触层过渡层(140)及背电极层(150)，其中，N型层(120)与高阻层(250)的下表面相接触，其中，优选的，所述N型层(120)为CdS薄膜、ZnS薄膜或In2S3薄膜中的一种或多种，其厚度为80-200nm；所述光吸收层(130)为CdTe薄膜，其厚度为1000-5000nm；所述背接触层过渡层(140)为石墨浆或ZnTe:Cu中的一种，其厚度为100-500nm；所述背电极层(150)为，厚度为100-500nm。其中，所述电极区与背板玻璃通过加入粘结剂(160)的方式相结合，其中，粘结剂(160)选自EVA、POE或PVB中的一种或多种，其加入量为。
本发明所述一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池的制备方法，包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220) 及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层高阻层(250)，即得到改性导电玻璃(110)。
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积N型层(120)、光吸收层(130)、背接触层过渡层(140)及背电极层(150)，并背板玻璃(170) 粘结在背电极层(150)的下表面，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池。
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其制备方法包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220) 及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层本征SnO2(250)，即得到改性导电玻璃(110)；其中，TiO2薄膜 (210)的膜厚为200-250nm，MgF2薄膜(220)的膜厚为300-350nm，TiO2薄膜(230) 的膜厚为200-250nm，本征SnO2的膜厚为600-650nm。
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积CdS薄膜(120)、 CdTe薄膜(130)、ZnTe:Cu(140)及背电极层(150)，并通过加入EVA(160) 将背板玻璃(170)与背电极层(150)的下表面相结合，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池；其中，CdS薄膜的膜厚为100-150nm，CdTe薄膜的膜厚为3000-3500nm，ZnTe:Cu的膜厚为100-150nm，背电极层的膜厚为350-400nm。
按以上步骤制备得到的含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其转化率可达20％。
实施例二：
一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其制备方法包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220) 及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层本征SnO2(250)，即得到改性导电玻璃(110)；其中，TiO2薄膜 (210)的膜厚为50-100nm，MgF2薄膜(220)的膜厚为100-150nm，TiO2薄膜(230) 的膜厚为50-100nm，本征SnO2的膜厚为800-850nm。
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积CdS薄膜(120)、 CdTe薄膜(130)、ZnTe:Cu(140)及背电极层(150)，并通过加入EVA(160) 将背板玻璃(170)与背电极层(150)的下表面相结合，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池；其中，CdS薄膜的膜厚为100-150nm，CdTe薄膜的膜厚为3000-3500nm，ZnTe:Cu的膜厚为100-150nm，背电极层的膜厚为350-400nm。
按以上步骤制备得到的含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其转化率可达21％。
实施例三：
一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其制备方法包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220) 及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层本征SnO2(250)，即得到改性导电玻璃(110)；其中，TiO2薄膜 (210)的膜厚为50-100nm，MgF2薄膜(220)的膜厚为100-150nm，TiO2薄膜(230) 的膜厚为50-100nm，本征SnO2的膜厚为800-850nm。
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积CdS薄膜(120)、 CdTe薄膜(130)、ZnTe:Cu(140)及背电极层(150)，并通过加入EVA(160) 将背板玻璃(170)与背电极层(150)的下表面相结合，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池；其中，CdS薄膜的膜厚为150-200nm，CdTe薄膜的膜厚为1000-1500nm，ZnTe:Cu的膜厚为450-500nm，背电极层的膜厚为200-250nm。
按以上步骤制备得到的含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其转化率可达22％。
实施例四：
一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其制备方法包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220) 及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层本征SnO2(250)，即得到改性导电玻璃(110)；其中，TiO2薄膜(210)的膜厚为50-100nm，MgF2薄膜(220)的膜厚为100-150nm，TiO2薄膜(230) 的膜厚为50-100nm，本征SnO2的膜厚为800-850nm。
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积CdS薄膜(120)、 CdTe薄膜(130)、ZnTe:Cu(140)及背电极层(150)，并通过加入EVA(160) 将背板玻璃(170)与背电极层(150)的下表面相结合，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池；其中，CdS薄膜的膜厚为80-150nm，CdTe薄膜的膜厚为4500-5000nm，ZnTe:Cu的膜厚为200-250nm，背电极层的膜厚为100-150nm。
按以上步骤制备得到的含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其转化率可达21％。
实施例五：
一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其制备方法包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220) 及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层本征SnO2(250)，即得到改性导电玻璃(110)；其中，TiO2薄膜 (210)的膜厚为50-100nm，MgF2薄膜(220)的膜厚为100-150nm，TiO2薄膜(230) 的膜厚为50-100nm，本征SnO2的膜厚为800-850nm。
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积ZnS薄膜(120)、 CdTe薄膜(130)、石墨浆(140)及背电极层(150)，并通过加入POE(160) 将背板玻璃(170)与背电极层(150)的下表面相结合，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池；其中，ZnS薄膜的膜厚为150-200nm，CdTe薄膜的膜厚为1000-1500nm，ZnTe:Cu的膜厚为450-500nm，背电极层的膜厚为200-250nm。
按以上步骤制备得到的含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其转化率可达22％，且在使用过程中具备表面自清洁的作用。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其特征在于，包括：改性导电玻璃(110)、电极区(1)及背板玻璃(170)；其中，电极区(1)设置于导电玻璃(110)及背板玻璃(170)之间，其中，改性导电玻璃(110)包括依次层叠的TiO2膜系(2)、TCO薄膜(240)及高阻层(250)。
2.根据权利要求1中所述一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其特征在于，所述改性导电玻璃中TiO2膜系包括依次层叠的TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220)及TiO2薄膜(230)。
3.根据权利要求1中所述一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其特征在于，所述高阻层(250)为本征SnO2。
4.根据权利要求1中所述一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其特征在于，所述电极区(1)包括依次层叠的N型层(120)、光吸收层(130)、背接触层过渡层(140)及背电极层(150)，其中，N型层(120)与高阻层(250)的下表面相接触。
5.根据权利要求4中所述一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其特征在于，所述N型层(120)为CdS薄膜、ZnS薄膜或In2S3薄膜中的一种或多种；所述光吸收层(130)为CdTe薄膜；所述背接触层过渡层(140)为石墨浆或ZnTe:Cu中的一种；所述背电极层(150)为Mo、Zn或Ag中的一种。
6.根据权利要求1中所述一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其特征在于，所述电极区(1)与背板玻璃(170)通过加入粘结剂(160)的方式相结合，其中，粘结剂(160)选自EVA、POE或PVB中的一种或多种。
7.一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在TCO薄膜(240)的上、下表面分别沉积一层TiO2膜系(2)及高阻层(250)，得改性导电玻璃(110)；
2)在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面沉积一层电极区(1)，并将背板玻璃(170)粘结在电极区(1)的下表面从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池。
8.根据权利要求7中所述一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其特征在于，步骤1)中所述改性导电玻璃制备过程如下：在TCO薄膜(240)的上表面依次沉积TiO2薄膜(210)、MgF2薄膜(220)及TiO2薄膜(230)，得到待处理的TCO导电玻璃；在待处理的TCO导电玻璃的下表面沉积一层高阻层(250)，即得到改性导电玻璃(110)。
9.根据权利要求7中所述一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池，其特征在于，步骤2)中所述含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池制备过程如下：在步骤1)中得到的改性导电玻璃(110)的下表面依次沉积N型层(120)、光吸收层(130)、背接触层过渡层(140)及背电极层(150)，并背板玻璃(170)粘结在背电极层(150)的下表面，从而得到含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710774284.3A CN107742651A (zh) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710774284.3A CN107742651A (zh) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107742651A true CN107742651A (zh) | 2018-02-27 |
Family
ID=61235127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710774284.3A Pending CN107742651A (zh) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107742651A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113943919A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-01-18 | 邯郸中建材光电材料有限公司 | 一种碲化镉发电玻璃ar膜镀膜机及镀制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201242632Y (zh) * | 2008-06-19 | 2009-05-20 | 浙江西溪玻璃有限公司 | 一种纳米自清洁调光玻璃 |
| CN102623570A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-01 | 成都中光电阿波罗太阳能有限公司 | 碲化镉薄膜太阳能电池的高阻层的制作方法 |
| CN202585465U (zh) * | 2012-04-11 | 2012-12-05 | 保定天威薄膜光伏有限公司 | 一种新型封装材料的太阳能电池组件 |
| CN104176947A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-12-03 | 宜昌南玻显示器件有限公司 | Ito导电玻璃及其制备方法 |
| CN107039541A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-11 | 成都中建材光电材料有限公司 | 一种柔性碲化镉薄膜电池及其制作方法 |
-
2017
- 2017-08-31 CN CN201710774284.3A patent/CN107742651A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201242632Y (zh) * | 2008-06-19 | 2009-05-20 | 浙江西溪玻璃有限公司 | 一种纳米自清洁调光玻璃 |
| CN202585465U (zh) * | 2012-04-11 | 2012-12-05 | 保定天威薄膜光伏有限公司 | 一种新型封装材料的太阳能电池组件 |
| CN102623570A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-01 | 成都中光电阿波罗太阳能有限公司 | 碲化镉薄膜太阳能电池的高阻层的制作方法 |
| CN104176947A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-12-03 | 宜昌南玻显示器件有限公司 | Ito导电玻璃及其制备方法 |
| CN107039541A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-11 | 成都中建材光电材料有限公司 | 一种柔性碲化镉薄膜电池及其制作方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113943919A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-01-18 | 邯郸中建材光电材料有限公司 | 一种碲化镉发电玻璃ar膜镀膜机及镀制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2413333C2 (ru) | Передний контакт на основе оксида индия-цинка для фотоэлектрического прибора и способ его изготовления | |
| US6307145B1 (en) | Solar cell module | |
| CN202855752U (zh) | Cigs基薄膜太阳能电池 | |
| JPH0685299A (ja) | 太陽電池モジュール | |
| JPH08139350A (ja) | 太陽電池モジュール | |
| US20110180134A1 (en) | Solar Cell and Method for Manufacturing the Same | |
| CN104659123A (zh) | 化合物薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| CN101777598A (zh) | 透明型太阳能电池模块及其制造方法 | |
| JP5204079B2 (ja) | 色素増感型太陽電池及びその製法 | |
| CN109148688A (zh) | 一种高效钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| JP6072586B2 (ja) | 遮断熱機能を有する太陽光発電フィルム | |
| CN209963073U (zh) | 一种新型高效率双面入光CdTe钙钛矿叠层光伏电池 | |
| Anscombe | Solar cells that mimic plants | |
| JPH06125103A (ja) | 太陽電池モジュール | |
| KR20110083011A (ko) | 염료감응형 태양전지용 전극기판과 이를 구비하는 염료감응형 태양전지 | |
| CN113782677A (zh) | 一种太阳能电池器件及其制造方法 | |
| CN101567396A (zh) | 用于太阳能电池的透明导电基板 | |
| JP2001094128A (ja) | 太陽電池モジュール及びその製造方法 | |
| CN107742651A (zh) | 一种含高阻层有自清洁作用的碲化镉薄膜电池 | |
| CN112582543A (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池 | |
| CN201503863U (zh) | 碲化镉太阳能薄膜电池 | |
| CN111628087A (zh) | 一种力致发光的柔性太阳能电池及其制备方法 | |
| KR101538640B1 (ko) | 염료감응 태양전지용 광전극, 그 제조방법 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| CN107039554A (zh) | 一种碲化镉薄膜太阳能电池和制备方法 | |
| CN216488144U (zh) | 一种多功能tco和电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180227 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |