CN205790003U - 一种碲化镉薄膜太阳能电池结构 - Google Patents
一种碲化镉薄膜太阳能电池结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池结构，所述的碲化镉薄膜太阳能电池包括：基板、透明导电层、窗口层、第一本征碲化镉膜层、第一掺杂的碲化镉膜层、第二本征碲化镉膜层、第二掺杂的碲化镉膜层、背接触层，所述第一掺杂的碲化镉膜层是掺杂有铷、硅等元素的碲化镉膜层，所述第二掺杂的碲化镉膜层是掺杂有铜等元素的碲化镉膜层。本实用新型的优点是在热处理过程中，第一掺杂碲化镉膜层中的一部分掺杂剂会扩散进入到窗口层中，从而使更多的入射光穿透窗口层进入到光吸收层中，同时窗口层又可以很好的覆盖在缓冲层表面；第二掺杂碲化镉膜层中的掺杂剂会使光吸收层与背接触层之间形成良好的欧姆接触。
Description
技术领域
本实用新型涉及薄膜太阳能电池技术领域，尤其涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池结构。
背景技术
随着全球气候变暖、生态环境恶化和常规能源的短缺，越来越多的国家开始大力发展太阳能利用技术。太阳能光伏发电是零排放的清洁能源，具有安全可靠、无噪音、无污染、资源取之不尽、建设周期短、使用寿命长等优势，因而备受关注。碲化镉是一种直接带隙的P型半导体材料，其吸收系数高。碲化镉薄膜太阳电池作为新一代的薄膜电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、弱光也能发电等优点，其转换效率在薄膜太阳能电池中是很高的，目前实验室的转化率已超过22％。
传统的碲化镉薄膜太阳能电池结构依次为：基底、透明导电层、缓冲层、窗口层、碲化镉光吸收层、背接触层。现在业界大部分都是使用CdS作为碲化镉薄膜太阳能电池的窗口层，为了使电池获得较高的开路电压，一般CdS膜的厚度至少要为30nm以上，而较厚的CdS膜对入射光的吸收较多导致到达吸收层的入射光减少，如果窗口层硫化镉的厚度较薄其又不能很好的覆盖缓冲层的表面，因而与吸收层之间不能形成良好的pn结，这将使电池的转换效率降低。
由于碲化镉具有5.5eV如此高的功函数，很难找到一种这么高功函数的金属与它形成欧姆接触。因此传统的碲化镉薄膜太阳能电池直接在碲化镉光吸收层表面形成金属背接触层，使得碲化镉光吸收层与背接触层之间不能形成良好的欧姆接触，这将对薄膜电池的性能造成不利的影响。
图1为传统的碲化镉薄膜太阳能电池结构示意图，该碲化镉薄膜太阳能电池包括基底1、透明导电层3、缓冲层4、窗口层5、碲化镉光吸收层6、背接触层11。其中碲化镉光吸收层6为未掺杂的碲化镉膜层，这样若要使窗口层5能够对缓冲层4形成良好的覆盖，这就需要具有较厚厚度的窗口层5，然而窗口层5的厚度较厚就会增加窗口层5对光的吸收，就会使较少的光入射到碲化镉光吸收层中6；若使用较薄的窗口层5，虽然可使较多的光进入到碲化镉光吸收层6中，但是这会使窗口层5不能够对缓冲层4形成良好的覆盖，因此不能形成良好的pn结，这将使电池的转换效率降低。
实用新型内容
本实用新型为解决上述问题，提供了一种碲化镉薄膜太阳能电池结构，包括基板，从基板往外依次层叠阻挡层、透明导电层、缓冲层、窗口层、第一本征碲化镉膜层、第一掺杂碲化镉膜层、第二本征碲化镉膜层、第二掺杂碲化镉膜层、背接触层。
进一步的，所述第一本征碲化镉膜层和第二本征碲化镉膜层都为本征碲化镉构成的膜层。
进一步的，所述第一掺杂碲化镉膜层为碲化镉掺杂铷膜层或者碲化镉掺杂硅膜层或者碲化镉掺杂锗膜层或者碲化镉掺杂锡膜层，或者为碲化镉掺杂多种元素膜层，该碲化镉掺杂多种元素膜层中掺杂铷、硅、锗、锡之中的至少两种。
进一步的，所述第二掺杂碲化镉膜层为碲化镉掺杂铜膜层或者碲化镉掺杂银膜层或者碲化镉掺杂金膜层或者碲化镉掺杂锑膜层或者碲化镉掺杂铋膜层，或者为碲化镉掺杂多种元素膜层，该碲化镉掺杂多种元素膜层中掺杂铜、银、金、锑、铋之中的至少两种。
进一步的，所述背接触层为钼层或者铝层或者铜层或者银层或者金层，或者为金属组合层，该金属组合层中包含钼、铝、铜、银、金之中的至少两种。
进一步的，所述阻挡层为氮化硅层或者氧化硅层或者铝掺杂氧化硅层或者硼掺杂氮化硅层或者磷掺杂氮化硅层或者氮氧化硅层或者组合阻挡层，该组合阻挡层中包含氮化硅、氧化硅、铝掺杂氧化硅、硼掺杂氮化硅、磷掺杂氮化硅、氮氧化硅之中的至少两种。
进一步的，所述窗口层为硫化镉层或者硫化镉锌层。
进一步的，所述缓冲层为氧化锡层或者氧化锌锡层或者氧化锌层或者氧化锌镁层。
进一步的，所述透明导电层为锡酸镉层或者氧化镉锡层或者掺氟氧化锡层或者掺碘氧化锡层或者掺锡氧化铟层或者掺铝氧化锌层或者透明导电组合层，该透明导电组合层中包含锡酸镉、氧化镉锡、掺氟氧化锡、掺碘氧化锡、掺锡氧化铟、掺铝氧化锌之中的至少两种。
进一步的，所述基板为硼硅酸盐玻璃或者钠钙玻璃或者浮法玻璃。
进一步的，在背接触层上方形成背支撑件以保护器件免受外部环境危害的影响，背支撑件可以由任何合适的保护材料构成，如硼硅酸盐玻璃、浮法玻璃、钠钙玻璃、碳纤维或聚碳酸酯的基底形成。
本实用新型的优点是在热处理过程中，第一掺杂碲化镉膜层中的一部分掺杂剂会扩散进入到窗口层中，从而使更多的入射光穿透窗口层进入到光吸收层中，同时窗口层又可以很好的覆盖在缓冲层表面；第二掺杂碲化镉膜层中的掺杂剂会使光吸收层与背接触层之间形成良好的欧姆接触。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为传统的碲化镉薄膜太阳能电池结构示意图；
图2为本实用新型的碲化镉薄膜太阳能电池结构示意图。
图中附图标记说明：1-基板、2-阻挡层、3-透明导电层、4-缓冲层、5-窗口层、6-碲化镉光吸收层、7-第一本征碲化镉膜层、8-第一掺杂碲化镉膜层、9-第二本征碲化镉膜层、10-第二掺杂碲化镉膜层、11-背接触层。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型进行详细说明。
实施例1
如图2所示，以钠钙玻璃作为基板1，并在基板1上形成100nm的氧化硅层作为阻挡层2；接着在氧化硅层上形成400nm的锡酸镉膜层作为透明导电层3；接着在锡酸镉膜层上形成30nm的氧化锡膜层作为缓冲层4；接着在氧化锡膜层上形成35nm硫化镉膜层作为窗口层5；接着在硫化镉膜层上形成一层本征碲化镉膜层作为第一本征碲化镉膜层7；接着在第一本征碲化镉膜层上形成掺杂有硅的碲化镉膜层作为第一掺杂碲化镉膜层8，接着在第一掺杂碲化镉膜层上形成第二本征碲化镉膜层9，接着在第二本征碲化镉膜层9上形成掺杂有铜的碲化镉膜层作为第二掺杂碲化镉膜层10，上述四层碲化镉膜层的总厚度为2um；接着在氯化镉的环境下对这些碲化镉膜层进行热处理，热处理温度为450℃，热处理时间为20min；接着在这些碲化镉膜层上形成500nm的金属钼层作为背接触层11。
本实施例作为本实用新型的最佳实施例。
实施例2
如图2所示，以钠钙玻璃作为基板1，并在基板1上形成80nm的氧化硅层作为阻挡层2；接着在氧化硅层上形成450nm的锡酸镉膜层作为透明导电层3；接着在锡酸镉膜层上形成40nm的氧化锡膜层作为缓冲层4；接着在氧化锡膜层上形成40nm硫化镉膜层作为窗口层5；接着在硫化镉膜层上形成一层本征碲化镉膜层作为第一本征碲化镉膜层7；接着在第一本征碲化镉膜层上形成掺杂有锗的碲化镉膜层作为第一掺杂碲化镉膜层8，接着在第一掺杂碲化镉膜层上形成第二本征碲化镉膜层9，接着在第二本征碲化镉膜层9上形成掺杂有铜的碲化镉膜层作为第二掺杂碲化镉膜层10，上述四层碲化镉膜层的总厚度为2.1um；接着在氯化镉的环境下对这些碲化镉膜层进行热处理，热处理温度为450℃，热处理时间为20min；接着在这些碲化镉膜层上形成450nm的金属铝层作为背接触层11。
实施例3
如图2所示，以硼硅酸盐玻璃作为基板1，并在基板1上形成120nm的氧化硅层作为阻挡层2；接着在氧化硅层上形成500nm的氟掺杂氧化锡透膜层作为透明导电层3；接着在氟掺杂氧化锡透膜层上形成40nm的氧化锡膜层作为缓冲层4；接着在氧化锡膜层上形成40nm硫化镉膜层作为窗口层5；接着在硫化镉膜层上形成一层本征碲化镉膜层作为第一本征碲化镉膜层7；接着在第一本征碲化镉膜层上形成掺杂有铷的碲化镉膜层作为第一掺杂碲化镉膜层8，接着在第一掺杂碲化镉膜层上形成第二本征碲化镉膜层9，接着在第二本征碲化镉膜层9上形成掺杂有锑的碲化镉膜层作为第二掺杂碲化镉膜层10，上述四层碲化镉膜层的总厚度为1.9um；接着在氯化镉的环境下对这些碲化镉膜层进行热处理，热处理温度为400℃，热处理时间为22min；接着在这些碲化镉膜层上形成400nm的金属铝层作为背接触层11。
在其他上述未提及的实施例中，在背接触层11上方还可以形成背支撑件以保护器件免受外部环境危害的影响，背支撑件可以由任何合适的保护材料构成，如硼硅酸盐玻璃、浮法玻璃、钠钙玻璃、碳纤维或聚碳酸酯的基底形成。
综上所述，本实用新型在热处理过程中，第一掺杂碲化镉膜层中的一部分掺杂剂会扩散进入到窗口层中，从而使更多的入射光穿透窗口层进入到光吸收层中，同时窗口层又可以很好的覆盖在缓冲层表面；第二掺杂碲化镉膜层中的掺杂剂会使光吸收层与背接触层之间形成良好的欧姆接触。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种碲化镉薄膜太阳能电池结构，其特征在于，包括基板，从基板往外依次层叠阻挡层、透明导电层、缓冲层、窗口层、第一本征碲化镉膜层、第一掺杂碲化镉膜层、第二本征碲化镉膜层、第二掺杂碲化镉膜层、背接触层。
2.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池结构，其特征在于，所述第一本征碲化镉膜层和第二本征碲化镉膜层都为本征碲化镉构成的膜层。
3.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池结构，其特征在于，所述窗口层为硫化镉层或者硫化镉锌层。
4.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池结构，其特征在于，所述缓冲层为氧化锡层或者氧化锌锡层或者氧化锌层或者氧化锌镁层。
5.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池结构，其特征在于，所述基板为硼硅酸盐玻璃或者钠钙玻璃或者浮法玻璃。
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| CN201620438129.5U CN205790003U (zh) | 2016-05-13 | 2016-05-13 | 一种碲化镉薄膜太阳能电池结构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106784036A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 成都中建材光电材料有限公司 | 一种掺杂碲化镉薄膜电池及其制作方法 |
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- 2016-05-13 CN CN201620438129.5U patent/CN205790003U/zh active Active
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