CdTe多晶薄膜太陽電池的背接觸研究.pdf

1、CdTe多晶薄膜太陽電池由于其效率高、制備工藝簡單、成本低廉和易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)，在最近二十年已經(jīng)成為薄膜太陽電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。國家在“十五”863計(jì)劃中也給予了重點(diǎn)支持。制備高效率的CdTe太陽電池，需要解決好幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，背接觸問題就是其中之一。本文以此為研究對(duì)象，結(jié)合863項(xiàng)目的研究目標(biāo)，對(duì)背接觸材料的基本性質(zhì)和它們應(yīng)用于器件中的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，最終獲得了效率13.38％、填充因子70％以上的小面積CdTe太陽電池，這是

2、目前為止CdTe太陽電池的國內(nèi)最高記錄。 1．系統(tǒng)研究了摻銅濃度、熱處理溫度對(duì)ZnTe和ZnTe：Cu薄膜的結(jié)構(gòu)、成分、形貌和光電學(xué)性質(zhì)的影響。在ZnTe：Cu薄膜的反常電導(dǎo)率-溫度曲線與ZnTe：Cu薄膜的最佳退火溫度之間建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系，為光伏電池背接觸層的制備工藝提供了依據(jù)。 2．系統(tǒng)研究了襯底溫度、熱處理溫度、Zn組分對(duì)Cd<,1-x>Zn<,x>Te薄膜的結(jié)構(gòu)、成分、形貌和光電學(xué)性質(zhì)的影響。發(fā)現(xiàn)真空蒸發(fā)制備的Cd

3、<,1-x>Zn<,x>Te薄膜富Te，且隨Zn含量和襯底溫度的增加而越顯著。Cd<,1-x>Zn<,x>Te薄膜的禁帶寬度與Zn組分呈線性關(guān)系，室溫電阻率和電導(dǎo)激活能都隨Zn組分的增加而減少。 3．ZnTe/ZnTe：Cu復(fù)合背接觸層的應(yīng)用能夠顯著降低CdTe太陽電池的串聯(lián)電阻和增加并聯(lián)電阻，從而提高電池的各項(xiàng)參數(shù)。研究得到了背接觸層的最佳制備和處理參數(shù)：ZnTe本征層的厚度在25nm～50nm；ZnTe：Cu薄膜的摻銅濃度在

4、4％～7％之間；背接觸層的最佳退火溫度隨Cu濃度的增加而降低，范圍在180℃～220℃。在此基礎(chǔ)上制備出了接近世界最高水平的高效率CdTe電池。 4．應(yīng)用Cd<,1-x>Zn<,x>Te／ZnTe：Cu復(fù)合背接觸層可以制備出性能相當(dāng)于甚至優(yōu)于ZnTe背接觸結(jié)構(gòu)的CdTe電池。摻銅濃度較低時(shí)（<5％），Cd<,1-x>Zn<,x>Te薄膜的厚度越厚，電池效率越高；摻銅濃度較高時(shí)（>7％），Cd<,1-x>Zn<,x>Te薄膜的厚

5、度越薄，電池效率越高。Zn組分為0.6的Cd<,1-x>Zn<,x>Te薄膜應(yīng)用于背接觸獲得了最好的CdTe電池效率。 5．用AMPS1D軟件模擬計(jì)算了CdTe薄膜電池中背接觸層的結(jié)構(gòu)、厚度、摻雜水平等因素對(duì)電池性能的影響。引入ZnTe或Cd<,1-x>Zn<,x>Te復(fù)合背接觸層都會(huì)在電池背接觸區(qū)域形成一個(gè)與pn結(jié)方向相同的電場，從而提高空穴的收集效率并反射電子，改善器件性能。ZnTe：Cu薄膜的Cu濃度在5％～7.5％之間均