CN205790004U - 一种碲化镉薄膜太阳能电池 - Google Patents
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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，包括基板，从基板往外依次层叠阻挡层、透明导电层、第一缓冲层、第二缓冲层、窗口层、碲化镉光吸收层、背接触层。本实用新型通过在透明导电层上设置第一缓冲层和第二缓冲层，这有助于窗口层更好的覆盖基板表面；所述第一缓冲层和第二缓冲层具有高电阻率，这可以防止电池内部的泄漏，提高碲化镉薄膜电池的性能。
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。
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、硫化镉窗口层、碲化镉光吸收层、背接触层。这种结构在透明导电层之上直接形成硫化镉窗口层会造成硫化镉窗口层对透明导电层的覆盖不完全，这会造成电池的内部泄漏，因为透明导电层形成后其表面的粗糙度比较大，而较薄的硫化镉窗口层是很难对其表面进行完全的覆盖；若要使硫化镉窗口层对透明导电层表面的全覆盖就需要较厚的硫化镉窗口层，但是较厚的硫化镉窗口层会造成其对入射光的吸收量增大，导致较少的入射光被吸收层吸收，这会造成电池的短路电流的下降，这将使电池的转换效率降低。中国专利CN201010548963.7所公开的碲化镉太阳能电池就是在透明导电膜上直接形成硫化镉膜层，因此该专利所公开的碲化镉太阳能电池容易造成电池的内部泄漏，或造成电池的短路电流的下降。
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、窗口层6、碲化镉光吸收层7、背接触层8。若要使窗口层6能够对透明导电层3形成良好的覆盖，这就需要具有较厚厚度的窗口层6，然而窗口层6的厚度较厚就会增加窗口层6对光的吸收，就会使较少的光入射到碲化镉光吸收层中7；若使用较薄的窗口层6，虽然可使较多的光进入到碲化镉光吸收层7中，但是这会使窗口层6不能够对透明导电层3形成良好的覆盖，这会使电池极易产生内部泄漏，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，包括基板，从基板往外依次层叠阻挡层、透明导电层、第一缓冲层、第二缓冲层、窗口层、碲化镉光吸收层、背接触层；所述第一缓冲层的电阻率小于第二缓冲层的电阻率。
进一步的，所述第一缓冲层为掺杂氧化锌膜层，具体为氧化锌膜掺杂硼膜层或者氧化锌膜掺杂铝膜层或者氧化锌膜掺杂镓膜层或者氧化锌膜掺杂铟膜层；或者为氧化锌掺杂多种元素膜层，掺杂的元素为硼、铝、镓或铟中的至少两种；所述第一缓冲层的电阻率不小于0.05Ωcm，同时不大于120Ωcm。
进一步的，所述第二缓冲层为氧化锡膜层或者氧化锌膜层或者氧化锌锡膜层或者氧化锌镁膜层。
进一步的，所述第一缓冲层的厚度为5-200nm。
进一步的，所述第一缓冲层的厚度为10-100nm。
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，在碲化镉光吸收层与背接触层之间可插入一层掺杂铜的碲化锌膜层或者插入一层含富碲元素的膜层，所述碲化镉光吸收层经过氯化镉、氯化锌、氯化氢或氯气的热处理。
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透明导电层上依次形成第一缓冲层和第二缓冲层，这可降低整个膜层堆叠件的内部应力，又为硫化镉窗口层的沉积提供了一个比较平坦的表面，使较薄的硫化镉窗口层就可很好的覆盖其表面；同时第一缓冲层和第二缓冲层都具有高电阻率，可防止电池的内部泄漏，即可避免透明导电层与吸收层或背接触件直接接触造成的内部短路和泄漏；第一缓冲层的电阻率小于第二缓冲层的电阻率可使器件在热处理过程中，防止透明导电层中的元素扩散进入第二缓冲层，造成第二缓冲层性能的下降。
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示意图；
图2为本实用新型的碲化镉薄膜太阳能电池示意图。
图中附图标记说明：1--基板、2-阻挡层、3-透明导电层、4-第一缓冲层、5-第二缓冲层、6-窗口层、7-碲化镉光吸收层、8-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5nm的铝掺杂氧化锌膜层作为第一缓冲层4，所述该第一缓冲层的电阻率为0.05Ωcm；接着在第一缓冲层上形成80nm的氧化锡膜层作为第二缓冲层5；接着在第二缓冲层上形成35nm硫化镉膜层作为窗口层6；接着在硫化镉膜层上形成2.0um的碲化镉光吸收层7；接着在碲化镉光吸收层7上形成400nm的金属钼层作为背接触层8。
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，以硼硅酸盐玻璃作为基板1，并在基板1上形成110nm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200nm的铝掺杂氧化锌膜层作为第一缓冲层4，所述该第一缓冲层的电阻率为120Ωcm；接着在第一缓冲层上形成50nm的氧化锡膜层作为第二缓冲层5；接着在第二缓冲层上形成30nm硫化镉膜层作为窗口层6；接着在硫化镉膜层上形成2.3um的碲化镉光吸收层7；接着在碲化镉光吸收层7上形成400nm的金属钼层作为背接触层8。
实施例3
如图2所示，以钠钙玻璃作为基板1，并在基板1上形成90nm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10nm的铝掺杂氧化锌膜层作为第一缓冲层4，所述该第一缓冲层的电阻率为0.2Ωcm；接着在第一缓冲层上形成70nm的氧化锡膜层作为第二缓冲层5；接着在第二缓冲层上形成35nm硫化镉膜层作为窗口层6；接着在硫化镉膜层上形成1.9um的碲化镉光吸收层7；接着在碲化镉光吸收层7上形成450nm的金属钼层作为背接触层8。
实施例4
如图2所示，以钠钙玻璃作为基板1，并在基板1上形成80nm的氮化硅层作为阻挡层2；接着在氮化硅层上形成350nm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100nm的硼掺杂氧化锌膜层作为第一缓冲层4，所述该第一缓冲层的电阻率为55Ωcm；接着在第一缓冲层上形成80nm的氧化锌锡膜层作为第二缓冲层5；接着在第二缓冲层上形成35nm硫化镉膜层作为窗口层6；接着在硫化镉膜层上形成2.1um的碲化镉光吸收层7；接着在碲化镉光吸收层7上形成350nm的金属铝层作为背接触层8。
实施例5
如图2所示，以钠钙玻璃作为基板1，并在基板1上形成90nm的氧化硅层作为阻挡层2；接着在氧化硅层上形成500nm的掺氟氧化锡膜层作为透明导电层3；接着在掺氟氧化锡膜层上形成20nm的铝掺杂氧化锌膜层作为第一缓冲层4，所述该第一缓冲层的电阻率为15Ωcm；接着在第一缓冲层上形成50nm的氧化锌膜层作为第二缓冲层5；接着在第二缓冲层上形成25nm硫化镉膜层作为窗口层6；接着在硫化镉膜层上形成1.9um的碲化镉光吸收层7；接着在碲化镉光吸收层7上形成450nm的金属钼层作为背接触层8。
在其他上述未提及的实施例中，在背接触层8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。
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 (10)
1.一种碲化镉薄膜太阳能电池，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、第一缓冲层、第二缓冲层、窗口层、碲化镉光吸收层、背接触层；所述第一缓冲层的电阻率小于第二缓冲层的电阻率。
2.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一缓冲层为掺杂氧化锌膜层，具体为氧化锌膜掺杂硼膜层或者氧化锌膜掺杂铝膜层或者氧化锌膜掺杂镓膜层或者氧化锌膜掺杂铟膜层；所述第一缓冲层的电阻率不小于0.05Ωcm，同时不大于120Ωcm。
3.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第二缓冲层为氧化锡膜层或者氧化锌膜层或者氧化锌锡膜层或者氧化锌镁膜层。
4.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一缓冲层的厚度为5-200nm。
5.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一缓冲层的厚度为10-100nm。
6.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，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。
8.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，所述窗口层为硫化镉层或者硫化镉锌层。
9.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征在于，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。
10.根据权利要求1所述的碲化镉薄膜太阳能电池，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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