CN111129207A - 锡酸镉透明导电膜、碲化镉电池制备方法及薄膜太阳电池 - Google Patents

锡酸镉透明导电膜、碲化镉电池制备方法及薄膜太阳电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锡酸镉透明导电膜、碲化镉电池制备方法及薄膜太阳电池，锡酸镉透明导电膜制备方法包括：在玻璃基板表面制备导电膜层，导电膜层包括掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层、催化剂层；对玻璃基板进行退火，以得到锡酸镉透明导电膜。本申请公开的上述技术方案，在锡酸镉透明导电膜的制备过程中加入催化剂，利用催化剂层中所包含的催化剂降低锡酸镉非晶薄膜晶化过程中所需的形核能，以降低退火温度。在加入催化剂时，为了避免锡酸镉晶粒尺寸过大而降低锡酸镉透明导电膜的透光性，则在其中掺杂杂质，其在退火过程中可以起到钉扎作用，以抑制晶粒尺寸过大，且可以得到尺寸比较均匀的晶粒，以获得透光率较高且电阻率较低的锡酸镉透明导电膜。

Description

锡酸镉透明导电膜、碲化镉电池制备方法及薄膜太阳电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种锡酸镉透明导电膜、碲化镉电池制备方法及薄膜太阳电池。
背景技术
锡酸镉透明导电膜(Cd2SnO4，简称CTO)是一种宽禁带n型半导体材料，其具有许多特殊的光学和电学性质：在可见光范围内具有很高的光透射率，红外附近有良好的反射率，同时电阻率比较低(可以达到10-5Ω·cm)，而且具有优异的耐腐蚀性和热稳定性。近年来，锡酸镉透明导电膜因具有上述诸多优点而被引入到薄膜太阳电池中作为电极使用。为了获得高效率的薄膜太阳电池，则需要锡酸镉透明导电膜同时具备较高的光透射率和较低的方块电阻。
但是，目前在制备锡酸镉透明导电膜时，所需要的退火温度超过580℃，该温度远高于普通浮法玻璃的软化点所对应的温度，因此，这就限制制备锡酸镉透明导电膜的玻璃衬底只能为高温特种玻璃(如硼硅玻璃)，而高温特种玻璃的成本比较高。另外，由于退火温度比较高，则会产生Cd元素的升华而产生元素失配现象，现有技术中为了弥补Cd元素升华而产生的元素失配现象，则需要沉积带有CdS薄膜的盖片，这样在生产过程中就需要进行合片和拆片，从而使得工艺比较复杂，而且还会降低产品的成品率，除此之外，还会增加锡酸镉透明导电膜的制备成本。
综上所述，如何保证所制备出的锡酸镉透明导电膜具有高的光透射率和低的电阻率前提下，降低锡酸镉透明导电膜制备时的退火温度，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种锡酸镉透明导电膜、碲化镉电池制备方法及薄膜太阳电池，以在保证所制备出的锡酸镉透明导电膜具有高的光透射率和低的电阻率前提下，降低锡酸镉透明导电膜制备时的退火温度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锡酸镉透明导电膜制备方法，包括：
在玻璃基板表面制备导电膜层，所述导电膜层包括掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层、催化剂层；
对所述玻璃基板进行退火，以得到锡酸镉透明导电膜。
优选的，所述催化剂层中所包含的催化剂为金属催化剂。
优选的，所述金属催化剂具体为Al、Ni、Ti中的任意一种或任意多种组合所构成的合金。
优选的，所述锡酸镉非晶薄膜层中所掺杂的杂质为Ga。
优选的，在玻璃基板表面制备导电膜层，包括：
利用磁控溅射在所述玻璃基板表面制备所述导电膜层；
其中，在溅射掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜时，所用靶材中Cd与Sn的原子比为1.8-2.2，Ga的摩尔比为0.1-1％。
优选的，在玻璃基板表面制备导电膜层之前，还包括：
在所述玻璃基板的表面沉积粘结层。
优选的，掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于所述粘结层的上表面、且所述催化剂层位于掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层的上表面；
或者所述催化剂层位于所述粘结层的上表面、且掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于所述催化剂层的上表面；
或者掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于所述粘结层的上表面、且所述催化剂层位于掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层之间。
一种薄膜太阳电池，包括透明导电膜层、n型半导体、p型半导体、背电极，其中，所述透明导电膜层为利用如上述任一项所述的锡酸镉透明导电膜制备方法所制备出的锡酸镉透明导电膜。
优选的，所述薄膜太阳电池包括碲化镉电池。
一种碲化镉电池制备方法，包括：
在玻璃基板表面制备导电膜层，并在所述导电膜层表面沉积粘结层，所述导电膜层包括掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层、催化剂层；
在所述粘结层表面沉积透明导电膜缓冲层；
通过磁控溅射或气相输运沉积法在所述透明导电膜缓冲层表面沉积硫化镉层；
通过气相输运沉积法或近空间升华沉积法在所述硫化镉层表面沉积碲化镉层；
在所述碲化镉层表面制备背电极层，以得到碲化镉电池。
本发明提供了一种锡酸镉透明导电膜、碲化镉电池制备方法及薄膜太阳电池，其中，锡酸镉透明导电膜制备方法包括：在玻璃基板表面制备导电膜层，导电膜层包括掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层、催化剂层；对玻璃基板进行退火，以得到锡酸镉透明导电膜。
本申请公开的上述技术方案，在锡酸镉透明导电膜的制备过程中加入催化剂，利用催化剂层中所包含的催化剂降低锡酸镉非晶薄膜晶化过程中所需的形核能，以降低退火温度。在加入催化剂的同时，为了避免锡酸镉晶粒尺寸过大而降低锡酸镉透明导电膜的透光性，则在其中掺杂杂质，掺杂的杂质在退火过程中可以起到钉扎作用，以抑制晶粒尺寸过大，并且可以得到尺寸比较均匀的晶粒，从而降低锡酸镉透明导电膜的电阻率，以获得透光率比较高且电阻率比较低的锡酸镉透明导电膜。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的掺杂有杂质的非晶薄膜层与催化剂层之间的第一种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的掺杂有杂质的非晶薄膜层与催化剂层之间的第二种结构示意图；
图4为本发明实施例提供的掺杂有杂质的非晶薄膜层与催化剂层之间的第三种结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种碲化镉电池制备方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的碲化镉电池的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做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。
请参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法的流程图，可以包括：
S11：在玻璃基板表面制备导电膜层，导电膜层包括掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层、催化剂层。
将玻璃基板清洗干净，并在清洗干净的玻璃基板表面制备包含掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层和催化剂层的导电膜层。其中，锡酸镉非晶薄膜层的厚度可以在150-300nm范围内。
因玻璃对可见光具有较高的透射性，则利用玻璃基板所制备出的锡酸镉透明导电膜即具有较高的光透射率。
S12：对玻璃基板进行退火，以得到锡酸镉透明导电膜。
在玻璃基板表面制备出导电膜层之后，则可以对玻璃基板进行退火，即对玻璃基板表面的锡酸镉非晶薄膜进行退火，以使锡酸镉非晶薄膜可以进行晶化，从而得到晶态锡酸镉薄膜。
根据薄膜形核理论可知，催化剂可以降低薄膜形核过程中的形核能。因此，在锡酸镉非晶薄膜进行退火晶化的过程中，所制备的催化剂层中的催化剂即可降低锡酸镉非晶薄膜晶化过程中的形核能，其在宏观上的表现为可以使退火温度降低到500℃左右。此时，所对应的退火条件可以为：N2或Ar保护的无氧氛围，退火温度为490-510℃，退火时间为15-45min。
上述退火温度低于普通浮法玻璃的软化点所对应的温度(大约在大于520℃左右)，因此，在选用玻璃作为基板时，即可选用成本比较低的普通浮法玻璃作为玻璃基板，例如：选用普通的钠钙玻璃、低铁钠钙玻璃、超白玻璃等作为玻璃基板。另外，由于退火温度的降低，则可以有效地改善Cd元素升华而产生的元素失配现象，因此，在退火过程中，则可以不再需要沉积有CdS薄膜的盖片，这样在制备过程中就不再需要进行合片和拆片，从而可以降低锡酸镉透明导电膜的制备成本，并简化制备工艺，而且还可以提高所制备出的锡酸镉透明导电膜的成品率。
考虑到退火温度的降低可能会使非晶态锡酸镉在晶化过程中出现晶粒过大的情况，但是晶粒尺寸过大会降低锡酸镉透明导电膜的光透过率，因此，为了使所制备出的锡酸镉透明导电膜既具有较低的电阻率，又具有较高的光透过率，则需要将锡酸镉晶粒的尺寸控制在5-50nm范围内，其具体实现方法是在制备锡酸镉非晶薄膜层时掺杂一定量的杂质。所掺杂的杂质在退火过程中可以起到钉扎作用，即在晶化过程中所掺杂的杂质能够阻止晶界移动，以抑制晶粒长大，从而实现对晶粒尺寸的控制。另外，所掺杂的杂质可以使晶化过程中所形成的晶粒的尺寸比较均匀，从而可以进一步降低所制备出的锡酸镉透明导电薄膜的电阻率。
本申请公开的上述技术方案，在锡酸镉透明导电膜的制备过程中加入催化剂，利用催化剂层中所包含的催化剂降低锡酸镉非晶薄膜晶化过程中所需的形核能，以降低退火温度。在加入催化剂的同时，为了避免锡酸镉晶粒尺寸过大而降低锡酸镉透明导电膜的透光性，则在其中掺杂杂质，掺杂的杂质在退火过程中可以起到钉扎作用，以抑制晶粒尺寸过大，并且可以得到尺寸比较均匀的晶粒，从而降低锡酸镉透明导电膜的电阻率，以获得透光率比较高且电阻率比较低的锡酸镉透明导电膜。
本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法，催化剂层中所包含的催化剂可以为金属催化剂。
催化剂层中的催化剂具体可以为金属催化剂。为了保证催化剂具有比较好的催化效果，则金属催化剂层的厚度可以在5-25nm范围内。当然，将金属催化剂的厚度控制在10-15nm范围内会得到更好的催化效果，以显著降低退火所需的温度。
金属催化剂在催化过程中会变成金属氧化物，即会消耗非晶态锡酸镉中的氧，因此，有利于氧空位(载流子)的形成，从而会提高所制备出的锡酸镉透明导电膜的电学性能。
本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法，金属催化剂具体可以为Al、Ni、Ti中的任意一种或任意多种组合所构成的合金。
金属催化剂层中的金属催化剂具体可以为Al、Ni、Ti中的任意一种或任意多种组合所构成的合金。这些金属在催化过程中不仅会消耗氧而变成金属氧化物，而且所形成的金属氧化物均为无色的金属氧化物，因此，则可以减少对锡酸镉透明导电膜透光性的影响，从而使所制备出的锡酸镉透明导电膜具有较高的透光性。
本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法，锡酸镉非晶薄膜层中所掺杂的杂质可以为Ga。
锡酸镉非晶薄膜层中所掺杂的杂质具体可以为Ga，其在锡酸镉非晶薄膜退火的过程中可以生成Ga2O3，以起到较好的钉扎作用。
本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法，在玻璃基板表面制备导电膜层，可以包括：
利用磁控溅射在玻璃基板表面制备导电膜层；
其中，在溅射掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜时，所用靶材中Cd与Sn的原子比为1.8-2.2，Ga的摩尔比为0.1-1％。
可以利用磁控溅射法制备锡酸镉非晶薄膜层和催化剂层。在利用磁控溅射法制备锡酸镉非晶薄膜层时，可以采用射频电源溅射Ga掺杂的Sn-Cd氧化物陶瓷靶材，也可以采用直流或者脉冲电源溅射Ga掺杂的Sn-Cd合金靶材，其中，在Sn-Cd合金靶材中，Cd与Sn的原子比介于1.8-2.2之间，Ga掺杂量的摩尔比为0.1-1％。当然，Sn-Cd氧化物陶瓷靶材中也采用与合金靶材中相对应的比例。
利用磁控溅射法可以对掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层和催化剂层这两层的厚度进行精确控制，从而制备出性能比较好的锡酸镉透明导电膜。
当然，除了利用磁控溅射法制备掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层和催化剂层之外，还可以利用真空蒸镀法进行制备。
本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法，在玻璃基板表面制备导电膜层之前，还可以包括：
在玻璃基板的表面沉积粘结层。
在玻璃基板表面制备导电膜层之前，可以在玻璃基板表面沉积粘结层，然后，再在粘结层上制备导电膜层，以提高导电膜层在玻璃基板上的附着力。
粘结层可以为Si和Al的氧化物、或者其氮氧化物，其厚度在50-200nm之间，而且可以采用磁控溅射法进行制备。当然，也可以采用真空蒸镀法进行制备。
本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法，掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于粘结层的上表面、且催化剂层位于掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层的上表面；
或者催化剂层位于粘结层的上表面、且掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于催化剂层的上表面；
或者掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于粘结层的上表面、且催化剂层位于掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层之间。
在玻璃基板上沉积完粘结层之后，则可以制备导电膜层，其中，掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层和催化剂层之间存在如下三种位置关系：
具体可以参见图2至图4，其中，图2示出了本发明实施例提供的掺杂有杂质的非晶薄膜层与催化剂层之间的第一种结构示意图，图3示出了本发明实施例提供的掺杂有杂质的非晶薄膜层与催化剂层之间的第二种结构示意图，图4示出了本发明实施例提供的掺杂有杂质的非晶薄膜层与催化剂层之间的第三种结构示意图。在图2中，玻璃基板1的上表面为粘结层2，掺杂有杂质的非晶薄膜层3位于粘结层2的上表面，催化剂层4则位于掺杂有杂质的非晶薄膜层3的上表面；在图3中，粘结层2位于玻璃基板1的上表面，催化剂层4则位于粘结层2的上表面，而掺杂有杂质的非晶薄膜层3则位于催化剂层4的上表面；在图4中，粘结层2同样位于玻璃基板1的上表面，掺杂有杂质的非晶薄膜层3位于粘结层2的上表面，而催化剂层4则位于掺杂有杂质的非晶薄膜层3之间，即催化剂层4的上表面和下表面均分布有掺杂有杂质的非晶薄膜层3，且这两层掺杂有杂质的非晶薄膜层3的总厚度在150-300nm内。
上述三种位置关系均可以使催化剂层中所包含的催化剂起到降低形核能的作用。在经过退火之后，则可以得到如图5所示的结构，其示出了本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜的结构示意图，依次可以包括玻璃基板1、粘结层2、晶态锡酸镉薄膜层5。
本发明实施例还提供了一种薄膜太阳电池，可以包括透明导电膜层、n型半导体、p型半导体、背电极，其中，透明导电膜层可以为利用上述任一种锡酸镉透明导电膜制备方法所制备出的锡酸镉透明导电膜。
在利用上述任一种锡酸镉透明导电膜制备方法制备出锡酸镉透明导电膜之后，则可以将该锡酸镉透明导电膜作为电极运用在薄膜太阳电池中，以作为电极使用。其中，薄膜太阳电池包括由锡酸镉透明导电膜构成的透明导电膜层、n型半导体、P型半导体、以及背电极。透明导电膜层用于使太阳光照射进n型半导体和P型半导体所构成的pn结中，并用于导出pn结所产生的载流子；pn结为薄膜太阳电池的核心，用于吸收太阳光，并产生载流子；背电极用于导出pn结所产生的载流子。
由于利用上述任一种锡酸镉透明导电膜所制备出的锡酸镉透明导电膜既具有较高的光透射率，又具有较低的电阻率，因此，则可以提高薄膜太阳电池的短路电流，降低薄膜太阳电池的串联电阻，从而可以获得效率比较高的薄膜太阳电池。
本发明实施例提供的一种薄膜太阳电池，薄膜太阳电池可以包括碲化镉电池。
上述所提及的薄膜太阳电池具体可以为碲化镉电池，即可以将锡酸镉透明导电膜层运用在碲化镉电池中。
当然，上述所提及的薄膜太阳电池也可以为铜铟镓硒电池、钙钛矿电池、非晶硅电池等。
本发明实施例还提供了一种碲化镉电池制备方法，请参见图6，其示出了本发明实施例提供的一种碲化镉电池制备方法的流程图，可以包括：
S21：在玻璃基板表面制备导电膜层，并在导电膜层表面沉积粘结层，导电膜层包括掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层、催化剂层。
将玻璃基板清洗干净，并在清洗干净的玻璃基板表面制备包含掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层和催化剂层的导电膜层。其中，锡酸镉非晶薄膜层的厚度在150-300nm范围内。
因玻璃对可见光具有较高的透射性，则利用玻璃基板所制备出的锡酸镉透明导电膜即具有较高的光透射率。
制备完导电膜层之后，在导电膜层表面通过磁控溅射、真空蒸镀等方法沉积粘结层。
S22：在导电膜层表面沉积透明导电膜缓冲层。
制备完导电膜层之后，在导电膜层表面沉积一层透明导电膜缓冲层。该透明导电膜缓冲层为高阻层，所用材料可以为ZTO(掺锡氧化锌透明膜层)、i-SnO2等，其厚度可以在20-200nm范围内。
透明导电膜缓冲层的存在可以改善后续刻蚀工序造成的微短路现象，从而得到更好的开路电压和填充因子；而且还可以显著改善碲化镉电池性能的均匀性和良品率，因而可以使用更薄的硫化镉层，从而允许更多的可见光进入吸收层(即碲化镉层)。
S23：通过磁控溅射或气相输运沉积法在透明导电膜缓冲层表面沉积硫化镉层。
在沉积完透明导电膜缓冲层之后，可以通过磁控溅射(Sputtering)或气相输运沉积法(VTD，Vapour Transport Deposition)在透明导电膜缓冲层表面沉积硫化镉层。
该硫化镉层为n型半导体，其作为碲化镉电池的窗口层，可以掺杂有O、Cl、Se、Zn等，厚度在20-100nm范围内。
S24：通过气相输运沉积法或近空间升华沉积法在硫化镉层表面沉积碲化镉层。
沉积完硫化镉层之后，则可以通过气相输运沉积法或近空间升华沉积法(CSS，Close-Space Sublimation)在硫化镉层表面沉积碲化镉层。该碲化镉层为p型半导体，其作为碲化镉电池的吸收层，可以掺杂有Cl、Mg、Se等，厚度可以在1-5μm范围内。
由于制备硫化镉层和碲化镉层的过程中，或者制备碲化镉层的过程中需要用到高温工艺，因此，该高温工艺(其温度在500℃左右)则可以对上述非晶态的锡酸镉薄膜起到退火的作用，以对非晶态的锡酸镉进行晶化。
由此可知，在碲化镉电池制备过程中，催化剂层和所掺杂的杂质在导电膜层中所起到的作用和在上述制备锡酸镉透明导电膜层过程中所起到的作用相同，其具体效果可以参见上述描述，在此不再赘述。除此之外，在碲化镉电池制备过程中，由于窗口层和吸收层的制备、或者吸收层的制备用到了高温工艺，因此，则可以利用该高温工艺直接对非晶态的锡酸镉进行退火，从而可以省去需要单独对非晶态的锡酸镉薄膜进行退火的工艺。
S25：在碲化镉层表面制备背电极层，以得到碲化镉电池。
沉积完碲化镉层之后，则可以在碲化镉层的表面制备背电极层，最终得到碲化镉电池。其中，背电极层包括位于碲化镉层表面的重掺缓冲层和位于重掺缓冲层表面的金属导电层，重掺缓冲层的作用是降低碲化镉层与金属导电层之间的接触势垒，背电极的作用则是将内部所产生的电流导出来。
具体可以参见图7，其示出了本发明实施例提供的碲化镉电池的结构示意图，从下至上依次可以包括：玻璃基板1、粘结层2、晶态锡酸镉薄膜层5、透明导电膜缓冲层6、硫化镉层7、碲化镉层8、背电极层9。
利用上述方式所制备出的碲化镉电池因可以沉积在成本比较低的普通浮法玻璃上，从而可以降低制备成本。另外，由于使用锡酸镉透明导电膜作为碲化镉电池的电极，因此，则可以提高碲化镉电池的短路电路，降低碲化镉电池的串联电阻，从而获得效率比较高的碲化镉电池。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种碲化镉电池制备方法中与相关部分的详细说明可以参照本发明实施例提供的一种锡酸镉透明导电膜制备方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
另外需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种锡酸镉透明导电膜制备方法，其特征在于，包括：
在玻璃基板表面制备导电膜层，所述导电膜层包括掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层、催化剂层；
对所述玻璃基板进行退火，以得到锡酸镉透明导电膜。
2.根据权利要求1所述的锡酸镉透明导电膜制备方法，其特征在于，所述催化剂层中所包含的催化剂为金属催化剂。
3.根据权利要求2所述的锡酸镉透明导电膜制备方法，其特征在于，所述金属催化剂具体为Al、Ni、Ti中的任意一种或任意多种组合所构成的合金。
4.根据权利要求1所述的锡酸镉透明导电膜制备方法，其特征在于，所述锡酸镉非晶薄膜层中所掺杂的杂质为Ga。
5.根据权利要求4所述的锡酸镉透明导电膜制备方法，其特征在于，在玻璃基板表面制备导电膜层，包括：
利用磁控溅射在所述玻璃基板表面制备所述导电膜层；
其中，在溅射掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜时，所用靶材中Cd与Sn的原子比为1.8-2.2，Ga的摩尔比为0.1-1％。
6.根据权利要求1至5任一项所述的锡酸镉透明导电膜制备方法，其特征在于，在玻璃基板表面制备导电膜层之前，还包括：
在所述玻璃基板的表面沉积粘结层。
7.根据权利要求6所述的锡酸镉透明导电膜制备方法，其特征在于，掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于所述粘结层的上表面、且所述催化剂层位于掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层的上表面；
或者所述催化剂层位于所述粘结层的上表面、且掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于所述催化剂层的上表面；
或者掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层位于所述粘结层的上表面、且所述催化剂层位于掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层之间。
8.一种薄膜太阳电池，其特征在于，包括透明导电膜层、n型半导体、p型半导体、背电极，其中，所述透明导电膜层为利用如权利要求1至7任一项所述的锡酸镉透明导电膜制备方法所制备出的锡酸镉透明导电膜。
9.根据权利要求8所述的薄膜太阳电池，其特征在于，所述薄膜太阳电池包括碲化镉电池。
10.一种碲化镉电池制备方法，其特征在于，包括：
在玻璃基板表面制备导电膜层，并在所述导电膜层表面沉积粘结层，所述导电膜层包括掺杂有杂质的锡酸镉非晶薄膜层、催化剂层；
在所述粘结层表面沉积透明导电膜缓冲层；
通过磁控溅射或气相输运沉积法在所述透明导电膜缓冲层表面沉积硫化镉层；
通过气相输运沉积法或近空间升华沉积法在所述硫化镉层表面沉积碲化镉层；
在所述碲化镉层表面制备背电极层，以得到碲化镉电池。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1917097A (zh) * 2005-08-18 2007-02-21 财团法人工业技术研究院 透明导电薄膜结构及其制造方法
CN101910082A (zh) * 2007-10-25 2010-12-08 法国圣戈班玻璃厂 覆盖有具有改进的电阻率的层的玻璃基底
CN102169909A (zh) * 2011-03-04 2011-08-31 中山大学 一种具有低串联电阻的晶体硅太阳电池及其制备方法
US8043955B1 (en) * 2010-03-30 2011-10-25 Primestar Solar, Inc. Methods of forming a conductive transparent oxide film layer for use in a cadmium telluride based thin film photovoltaic device
CN102332482A (zh) * 2010-06-25 2012-01-25 法国圣戈班玻璃厂 包括基于镉的光伏打材料的电池
CN102386262A (zh) * 2010-06-25 2012-03-21 法国圣戈班玻璃厂 包括基于镉的光伏打材料的电池
CN102956651A (zh) * 2011-08-10 2013-03-06 台湾积体电路制造股份有限公司 覆板太阳能电池
US20130133731A1 (en) * 2011-11-29 2013-05-30 Primestar Solar, Inc. Cadmium doped tin oxide buffer layer for thin film photovoltaic devices and their methods of manufacture
CN104081544A (zh) * 2012-01-13 2014-10-01 应用材料公司 用于硅基光电装置的高功函数缓冲层
CN109037391A (zh) * 2017-06-08 2018-12-18 龙焱能源科技（杭州）有限公司 一种锡酸镉透明导电膜、其生产工艺及太阳能电池

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1917097A (zh) * 2005-08-18 2007-02-21 财团法人工业技术研究院 透明导电薄膜结构及其制造方法
CN101910082A (zh) * 2007-10-25 2010-12-08 法国圣戈班玻璃厂 覆盖有具有改进的电阻率的层的玻璃基底
US8043955B1 (en) * 2010-03-30 2011-10-25 Primestar Solar, Inc. Methods of forming a conductive transparent oxide film layer for use in a cadmium telluride based thin film photovoltaic device
CN102332482A (zh) * 2010-06-25 2012-01-25 法国圣戈班玻璃厂 包括基于镉的光伏打材料的电池
CN102386262A (zh) * 2010-06-25 2012-03-21 法国圣戈班玻璃厂 包括基于镉的光伏打材料的电池
CN102169909A (zh) * 2011-03-04 2011-08-31 中山大学 一种具有低串联电阻的晶体硅太阳电池及其制备方法
CN102956651A (zh) * 2011-08-10 2013-03-06 台湾积体电路制造股份有限公司 覆板太阳能电池
US20130133731A1 (en) * 2011-11-29 2013-05-30 Primestar Solar, Inc. Cadmium doped tin oxide buffer layer for thin film photovoltaic devices and their methods of manufacture
CN104081544A (zh) * 2012-01-13 2014-10-01 应用材料公司 用于硅基光电装置的高功函数缓冲层
CN109037391A (zh) * 2017-06-08 2018-12-18 龙焱能源科技（杭州）有限公司 一种锡酸镉透明导电膜、其生产工艺及太阳能电池

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