專利名稱：一種碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及薄膜太陽能電池，具體是指一種碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池。
背景技術(shù)：
Cd1^xZnxTe晶體的禁帶寬度可隨組分χ變化而變化，因具有優(yōu)良的機械強度、高的電阻率、好的光敏特性和電荷傳輸特性等而得到廣泛應(yīng)用。用Si取代閃鋅礦結(jié)構(gòu)CdTe 晶格中的部分Cd，形成三元化合物CdhSixTe, Zn的加入并不顯著影響材料的晶體結(jié)構(gòu)。 CUnxTe可以被看作兩種二元化合物SiTe和CdTe的固熔體，改變CdhZnxTe中Si的含量，即χ值，一些重要的物理性質(zhì)可以在預(yù)想的范圍內(nèi)變化。如它的晶格常數(shù)隨χ值在 0. 61004 0. 64829nm間線性改變；其禁帶寬度隨χ值在1. 45eV到2. 26eV間連續(xù)可調(diào)。如果合理控制χ值，制備CdhZnxTe多晶薄膜作為光吸收材料，就有可能制作出高光電轉(zhuǎn)化效率的太陽能電池。多晶硅集晶體硅和非晶硅材料優(yōu)點于一身，克服了光致衰退，與現(xiàn)有的太陽能電池研究生產(chǎn)技術(shù)具有兼容性，有可能成為制作太陽能電池的廉價優(yōu)質(zhì)材料。多晶硅薄膜是由許多大小不等、具有不同晶面取向的小晶粒構(gòu)成的。多晶硅薄膜在長波段具有高敏性，生產(chǎn)成本低，效率穩(wěn)定性好、光電轉(zhuǎn)換效率高，可在不同材料、形狀、大小的襯底上沉積，可大幅度節(jié)省硅材料的用量，具有高轉(zhuǎn)化效率潛力，可大面積制備，便于大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，具有更高的產(chǎn)率，具有大幅度降低太陽電池制造成本的潛力。此外，多晶硅薄膜的制備過程基本不對生態(tài)環(huán)境造成危害，較為綠色。因此被公認為高效、低耗的最理想的光伏器件材料。單結(jié)結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池，只能吸收和轉(zhuǎn)換特定光譜范圍的太陽光，光電轉(zhuǎn)換效率不高。如果用不同禁帶寬度的材料，按其大小從上而下疊合成雙結(jié)或多結(jié)太陽能電池， 可以選擇性吸收和轉(zhuǎn)換太陽光譜的不同區(qū)域的能量，就能大大提高薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是要提出一種在廉價的玻璃或柔性襯底上制備的具有疊層結(jié)構(gòu)的，高光電轉(zhuǎn)換效率的碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池。一種碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池，包括玻璃襯底，在玻璃襯底上依次生長有碲鋅鎘上子電池和多晶硅下子電池。所述的碲鋅鎘上子電池依次由透明導(dǎo)電氧化物前電極層、η型CdS窗口層、ρ型碲鋅鎘吸收層組成。所述的多晶硅下子電池依次由η型多晶硅層、ρ型多晶硅層、Ag反射層和背電極層組成。一種碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池，包括柔性襯底，在柔性襯底上依次生長有多晶硅下子電池和碲鋅鎘上子電池。[0010]所述的多晶硅下子電池依次由Ag反射層、透明導(dǎo)電過渡層、P型多晶硅層、η型多晶硅層組成。所述的碲鋅鎘上子電池依次由P型碲鋅鎘吸收層、η型CdS窗口層、透明導(dǎo)電氧化物前電極層組成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于不僅可以提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率，而且還可以減薄電池厚度，大大節(jié)省材料，降低生產(chǎn)成本。

圖1是襯底為玻璃的碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是襯底為柔性材料的碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面給出本實用新型的較佳實施例，并結(jié)合附圖做詳細說明。實施例1見圖1，襯底為玻璃的碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽電池的制備方法在玻璃襯底1上熱蒸發(fā)厚度為200 800納米的透明導(dǎo)電氧化物前電極層2，材料為 ΙΤ0、SnO2: F、ZnO: Al 中的任一種。在前電極層2上磁控濺射厚度為50 100納米的η型CdS窗口層3。采用射頻濺射方法在η型CdS窗口層3上沉積ρ型碲鋅鎘吸收層4，厚度為500 2000納米。在制備好ρ型碲鋅鎘吸收層4后，將其放置在快速退火爐中進行退火。退火溫度在200 400°C，退火時間40 120分鐘。用等離子增強化學(xué)氣相沉積法在退好火的ρ型碲鋅鎘吸收層4上生長20 200 納米的η型多晶硅層5和200 2000納米的ρ型多晶硅層6。然后，在ρ型多晶硅層6上熱蒸發(fā)100 400納米的Ag反射層7，以及500 1000 納米的Al背電極8，構(gòu)成襯底為玻璃的碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池。實施例2見圖2，襯底為柔性材料的碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽電池的制備方法在柔性襯底9上熱蒸發(fā)厚度為100 400納米的Ag反射層7。柔性襯底材料為不銹鋼或聚酰亞胺。用化學(xué)噴涂方法在Ag反射層7上沉積50 400納米的ρ型碳納米管涂層作為透明導(dǎo)電過渡層10。采用等離子增強化學(xué)氣相沉積法在透明導(dǎo)電過渡層10上依次生長200 2000納米的P型多晶硅層6和20 200納米的η型多晶硅層5。用射頻濺射方法在η型多晶硅層5上沉積ρ型碲鋅鎘吸收層4，厚度為500 2000 納米。在制備好ρ型碲鋅鎘吸收層4后，將其放置在快速退火爐中進行退火。退火溫度在200 400°C，退火時間40 120分鐘。在ρ型碲鋅鎘吸收層4上磁控濺射厚度為50 100納米的η型CdS窗口層3。
4[0032] 在η型CdS窗口層3上熱蒸發(fā)厚度為200 800納米的透明導(dǎo)電氧化物前電極層 2，材料為IT0、Sn02:F、Zn0:Al中的任一種，構(gòu)成襯底為柔性材料的碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽電池。
權(quán)利要求1.一種碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池，包括玻璃襯底(1)，其特征在于在玻璃襯底上依次生長有碲鋅鎘上子電池和多晶硅下子電池；所述的碲鋅鎘上子電池依次由透明導(dǎo)電氧化物前電極層O)、n型CdS窗口層(3)、p型碲鋅鎘吸收層(4)組成；所述的多晶硅下子電池依次由η型多晶硅層(5)、ρ型多晶硅層(6)、Ag反射層(7)和背電極層⑶組成。
2.—種碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池，包括柔性襯底(9)，其特征在于在柔性襯底上依次生長有多晶硅下子電池和碲鋅鎘上子電池；所述的多晶硅下子電池依次由Ag反射層(7)、透明導(dǎo)電過渡層(10)、ρ型多晶硅層 (6)、η型多晶硅層(5)組成；所述的碲鋅鎘上子電池依次由P型碲鋅鎘吸收層G)、η型CdS窗口層(3)、透明導(dǎo)電氧化物前電極層( 組成。
專利摘要本實用新型公開了一種碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池，該太陽能電池可在廉價的玻璃或柔性襯底上制備具有疊層結(jié)構(gòu)的，高光電轉(zhuǎn)換效率的碲鋅鎘/多晶硅疊層薄膜太陽能電池。其中一個子電池由n型CdS窗口層/p型碲鋅鎘吸收層構(gòu)成。另一個子電池由n型多晶硅層/p型多晶硅層構(gòu)成。本實用新型由兩種不同禁帶寬度的材料疊接組成，提高了對太陽光譜的利用率和光電轉(zhuǎn)換效率。并采用廉價襯底和低成本薄膜生長源材料，大大降低了太陽能電池的成本。
文檔編號H01L31/078GK202221772SQ20112034083
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者張傳軍, 曹鴻, 潘建亮, 王善力, 褚君浩, 鄔云華 申請人:上海太陽能電池研究與發(fā)展中心