CN202221772U - 一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池 - Google Patents

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王善力
邬云华
潘建亮
张传军
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Abstract

本实用新型公开了一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，该太阳能电池可在廉价的玻璃或柔性衬底上制备具有叠层结构的，高光电转换效率的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池。其中一个子电池由n型CdS窗口层/p型碲锌镉吸收层构成。另一个子电池由n型多晶硅层/p型多晶硅层构成。本实用新型由两种不同禁带宽度的材料叠接组成，提高了对太阳光谱的利用率和光电转换效率。并采用廉价衬底和低成本薄膜生长源材料，大大降低了太阳能电池的成本。

Description

一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及薄膜太阳能电池，具体是指一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池。
背景技术
Cd1-xZnxTe晶体的禁带宽度可随组分x变化而变化，因具有优良的机械强度、高的电阻率、好的光敏特性和电荷传输特性等而得到广泛应用。用Zn取代闪锌矿结构CdTe晶格中的部分Cd，形成三元化合物Cd1-xZnxTe，Zn的加入并不显著影响材料的晶体结构。Cd1-xZnxTe可以被看作两种二元化合物ZnTe和CdTe的固熔体，改变Cd1-xZnxTe中Zn的含量，即x值，一些重要的物理性质可以在预想的范围内变化。如它的晶格常数随x值在0.61004～0.64829nm间线性改变；其禁带宽度随x值在1.45eV到2.26eV间连续可调。如果合理控制x值，制备Cd1-xZnxTe多晶薄膜作为光吸收材料，就有可能制作出高光电转化效率的太阳能电池。
多晶硅集晶体硅和非晶硅材料优点于一身，克服了光致衰退，与现有的太阳能电池研究生产技术具有兼容性，有可能成为制作太阳能电池的廉价优质材料。多晶硅薄膜是由许多大小不等、具有不同晶面取向的小晶粒构成的。多晶硅薄膜在长波段具有高敏性，生产成本低，效率稳定性好、光电转换效率高，可在不同材料、形状、大小的衬底上沉积，可大幅度节省硅材料的用量，具有高转化效率潜力，可大面积制备，便于大规模连续化生产，具有更高的产率，具有大幅度降低太阳电池制造成本的潜力。此外，多晶硅薄膜的制备过程基本不对生态环境造成危害，较为绿色。因此被公认为高效、低耗的最理想的光伏器件材料。
单结结构的薄膜太阳能电池，只能吸收和转换特定光谱范围的太阳光，光电转换效率不高。如果用不同禁带宽度的材料，按其大小从上而下叠合成双结或多结太阳能电池，可以选择性吸收和转换太阳光谱的不同区域的能量，就能大大提高薄膜太阳能电池的转换效率。
发明内容
本实用新型的目的就是要提出一种在廉价的玻璃或柔性衬底上制备的具有叠层结构的，高光电转换效率的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池。
一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括：玻璃衬底，在玻璃衬底上依次生长有碲锌镉上子电池和多晶硅下子电池。
所述的碲锌镉上子电池依次由透明导电氧化物前电极层、n型CdS窗口层、p型碲锌镉吸收层组成。
所述的多晶硅下子电池依次由n型多晶硅层、p型多晶硅层、Ag反射层和背电极层组成。
一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括：柔性衬底，在柔性衬底上依次生长有多晶硅下子电池和碲锌镉上子电池。
所述的多晶硅下子电池依次由Ag反射层、透明导电过渡层、p型多晶硅层、n型多晶硅层组成。
所述的碲锌镉上子电池依次由p型碲锌镉吸收层、n型CdS窗口层、透明导电氧化物前电极层组成。
本发明结构的优点在于：不仅可以提高电池的光电转换效率，而且还可以减薄电池厚度，大大节省材料，降低生产成本。
附图说明
图1是衬底为玻璃的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池结构示意图。
图2是衬底为柔性材料的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池结构示意图。
具体实施方式
下面给出本实用新型的较佳实施例，并结合附图做详细说明。
实施例1
见图1，衬底为玻璃的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池的制备方法：
在玻璃衬底1上热蒸发厚度为200～800纳米的透明导电氧化物前电极层2，材料为ITO、SnO2:F、ZnO:Al中的任一种。
在前电极层2上磁控溅射厚度为50～100纳米的n型CdS窗口层3。
采用射频溅射方法在n型CdS窗口层3上沉积p型碲锌镉吸收层4，厚度为500～2000纳米。
在制备好p型碲锌镉吸收层4后，将其放置在快速退火炉中进行退火。退火温度在200～400℃，退火时间40～120分钟。
用等离子增强化学气相沉积法在退好火的p型碲锌镉吸收层4上生长20～200纳米的n型多晶硅层5和200～2000纳米的p型多晶硅层6。
然后，在p型多晶硅层6上热蒸发100～400纳米的Ag反射层7，以及500～1000纳米的Al背电极8，构成衬底为玻璃的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池。
实施例2
见图2，衬底为柔性材料的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池的制备方法：
在柔性衬底9上热蒸发厚度为100～400纳米的Ag反射层7。柔性衬底材料为不锈钢或聚酰亚胺。
用化学喷涂方法在Ag反射层7上沉积50～400纳米的p型碳纳米管涂层作为透明导电过渡层10。
采用等离子增强化学气相沉积法在透明导电过渡层10上依次生长200～2000纳米的p型多晶硅层6和20～200纳米的n型多晶硅层5。
用射频溅射方法在n型多晶硅层5上沉积p型碲锌镉吸收层4，厚度为500～2000纳米。
在制备好p型碲锌镉吸收层4后，将其放置在快速退火炉中进行退火。退火温度在200～400℃，退火时间40～120分钟。
在p型碲锌镉吸收层4上磁控溅射厚度为50～100纳米的n型CdS窗口层3。
在n型CdS窗口层3上热蒸发厚度为200～800纳米的透明导电氧化物前电极层2，材料为ITO、SnO2:F、ZnO:Al中的任一种，构成衬底为柔性材料的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池。

Claims (2)

1.一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括：玻璃衬底(1)，其特征在于：在玻璃衬底上依次生长有碲锌镉上子电池和多晶硅下子电池；
所述的碲锌镉上子电池依次由透明导电氧化物前电极层(2)、n型CdS窗口层(3)、p型碲锌镉吸收层(4)组成；
所述的多晶硅下子电池依次由n型多晶硅层(5)、p型多晶硅层(6)、Ag反射层(7)和背电极层(8)组成。
2.一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括：柔性衬底(9)，其特征在于：在柔性衬底上依次生长有多晶硅下子电池和碲锌镉上子电池；
所述的多晶硅下子电池依次由Ag反射层(7)、透明导电过渡层(10)、p型多晶硅层(6)、n型多晶硅层(5)组成；
所述的碲锌镉上子电池依次由p型碲锌镉吸收层(4)、n型CdS窗口层(3)、透明导电氧化物前电极层(2)组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105220112A (zh) * 2015-09-14 2016-01-06 北京师范大学 在多晶czt上沉积dlc膜的方法及czt半导体探测器
CN105810772A (zh) * 2016-05-30 2016-07-27 中南大学 一种硫化锑/硅叠层太阳电池及其制备方法

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