本發(fā)明涉及領(lǐng)域太陽(yáng)能電池
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池和制備方法。
背景技術(shù)：
：在社會(huì)、環(huán)境、能源和可持續(xù)性發(fā)展等要求的推動(dòng)下，新能源的推廣應(yīng)用已成為全球共識(shí)。而太陽(yáng)能作為新能源中最主要的可再生能源，在未來(lái)發(fā)展中占有重要地位。薄膜太陽(yáng)電池主要包括非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒以及染料敏化等多種類(lèi)型，其由于消耗材料少，具有所共識(shí)的很大的降低成本空間，受到世界各國(guó)的越來(lái)越多的關(guān)注。其中，碲化鎘(cdte)薄膜太陽(yáng)電池，其結(jié)構(gòu)主體由的光吸收層cdte層與窗口層cds層形成，吸光效率系數(shù)>105cm-1，可吸收90％以上的光，轉(zhuǎn)換效率以在8％以上，是新一代高效、低成本、可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的太陽(yáng)電池。而目前常用的碲化鎘(cdte)薄膜太陽(yáng)電池cdte層厚度為3微米到8微米，元素te是稀有元素，材料稀少且價(jià)格昂貴，造成碲化鎘(cdte)薄膜太陽(yáng)電池生產(chǎn)成本高，成為限制其發(fā)展的一大因素。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池和制備方法，所述電池在保證太陽(yáng)光的吸收效率的基礎(chǔ)上，減小光吸收層的厚度，降低te原料的消耗，降低生產(chǎn)成本，批量生長(zhǎng)可行性高。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池，包括襯底，所述襯底上設(shè)置有疊層薄膜，所述疊層薄膜由下往上依次包括透明導(dǎo)電膜、窗口層、光吸收層、背接觸層、背反射層和背電極層；所述窗口層為硫化鎘薄膜層，所述光吸收層為碲化鎘薄膜層，所述背接觸層為硫氰酸亞銅薄膜層，所述背反射層為銀薄膜層。優(yōu)選的，所述襯底為玻璃或高分子聚合物。優(yōu)選的，所述高分子聚合物為聚酰亞胺。優(yōu)選的，所述透明導(dǎo)電膜為tco薄膜。優(yōu)選的，所述背電極層包括鎳薄膜層和鉻薄膜層。優(yōu)選的，所述窗口層厚度為10nm～200nm。優(yōu)選的，所述光吸收層厚度為50nm～2000nm。優(yōu)選的，所述光吸收層厚度為500nm～2000nm。優(yōu)選的，所述光吸收層厚度為500nm。優(yōu)選的，所述背接觸層厚度為5nm～100nm。優(yōu)選的，所述背接觸層厚度為20nm。優(yōu)選的，所述背反射層厚度為30nm～800nm。優(yōu)選的，所述背反射層厚度為80nm～800nm。優(yōu)選的，所述背反射層厚度為80nm優(yōu)選的，所述疊層薄膜還包括封裝材料層和背板，所述封裝材料層和所述背板依次設(shè)置于所述背電極層上。優(yōu)選的，所述背板為玻璃。本發(fā)明還提供了一種碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的制作方法，包括：襯底上由下往上依次沉積透明導(dǎo)電膜、窗口層、光吸收層、背接觸層、背反射層和背電極層；所述窗口層為硫化鎘薄膜層，所述光吸收層為碲化鎘薄膜層，所述背接觸層為硫氰酸亞銅薄膜層，所述背反射層為銀薄膜層。優(yōu)選的，采用濺射法或近空間升華法沉積所述窗口層。優(yōu)選的，采用近空間升華法或氣象運(yùn)輸沉積所述光吸收層。優(yōu)選的，采用熱蒸發(fā)沉積所述背接觸層。優(yōu)選的，所述熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為300～1000℃，蒸發(fā)壓力為10～1000pa。優(yōu)選的，所述熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為800℃。優(yōu)選的，蒸發(fā)壓力為300pa。優(yōu)選的，采用濺射法沉積所述背反射層。優(yōu)選的，所述制作方法還包括進(jìn)行封裝。在本申請(qǐng)技術(shù)方案中，襯底上依次沉積透明導(dǎo)電膜、窗口層、光吸收層、背接觸層、背反射層和背電極后進(jìn)行封裝；所述窗口層為硫化鎘薄膜層，所述光吸收層為碲化鎘薄膜層；所述背接觸層為硫氰酸亞銅薄膜層，硫氰酸亞銅薄膜層與碲化鎘薄膜層容易實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，透明導(dǎo)電膜有減反效果，能夠使更多的光進(jìn)入電池內(nèi)部；加上為銀薄膜層的背反射層，能夠使到達(dá)電池底部的光充分反射回電池內(nèi)部進(jìn)行再次吸收，提升對(duì)入射太陽(yáng)光的捕捉效率，提高電池的光利用率；背電極包括鎳薄膜層和鉻薄膜層，為多層結(jié)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)電性；因此，本申請(qǐng)?zhí)峁┑捻诨k薄膜太陽(yáng)能電池能使太陽(yáng)光被非常有效地反射，在光吸收層的路徑上可以實(shí)現(xiàn)非常好的量子效率，在保證太陽(yáng)光的吸收效率的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)減小光吸收層的厚度，降低te原料的消耗，降低生產(chǎn)成本。本申請(qǐng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其詳細(xì)說(shuō)明如下：本申請(qǐng)?jiān)O(shè)置銀薄膜層，在600nm至1200nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有大于等于95％的積分全反射率，有效提升對(duì)入射太陽(yáng)光的捕捉效率，進(jìn)而提高對(duì)太陽(yáng)光的吸收效率，并獲得高效率碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池，降低生產(chǎn)成本；同時(shí)，銀薄膜層厚度為30nm～800nm，也有效控制了成本；采用廉價(jià)的硫氰酸亞銅薄膜層作背接觸層，硫氰酸亞銅薄膜層與碲化鎘薄膜層容易實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，提高太陽(yáng)光的吸收效率；本申請(qǐng)?jiān)诠馕諏拥穆窂缴峡梢詫?shí)現(xiàn)非常好的量子效率，在保證太陽(yáng)光的吸收效率的基礎(chǔ)上，減小光吸收層的厚度，降低te原料的消耗，降低生產(chǎn)成本；本申請(qǐng)采用濺射法或近空間升華法沉積窗口層，采用近空間升華法或氣象運(yùn)輸沉積所述光吸收層，采用熱蒸發(fā)沉積所述背接觸層，采用濺射法沉積所述背反射層，可大面積制備、批量生長(zhǎng)可行性高，從而降低成本。附圖說(shuō)明圖1是本申請(qǐng)所述的碲化鎘薄膜電池結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本申請(qǐng)所述的碲化鎘薄膜電池樣品、市售碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池和硫氰酸亞銅薄膜層的i-v曲線圖；圖3是本申請(qǐng)所述的碲化鎘薄膜電池樣品和對(duì)照樣品的i-v曲線圖。具體實(shí)施方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本申請(qǐng)的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1如圖1所示的一種碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池，包括襯底1，所述襯底1上設(shè)置有疊層薄膜，所述疊層薄膜由下往上依次包括透明導(dǎo)電膜2、窗口層3、光吸收層4、背接觸層5、背反射層6、背電極層7、封裝材料層8和背板9；其中，所述襯底1為玻璃或高分子聚合物，所述高分子聚合物為聚酰亞胺；所述透明導(dǎo)電膜2為tco薄膜；所述窗口層3為硫化鎘薄膜層，厚度為10nm～200nm；所述光吸收層4為碲化鎘薄膜層，厚度為500nm；所述背接觸層5為硫氰酸亞銅薄膜層，厚度為20nm；所述背反射層6為銀薄膜層，厚度為80nm；所述背電極層7包括鎳薄膜層10和鉻薄膜層11，所述背板9為玻璃。本實(shí)施例所述碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，包括：襯底1上依次沉積透明導(dǎo)電膜2、窗口層3、光吸收層4、背接觸層5、背反射層6和背電極層7，最后進(jìn)行封裝；其中，采用近空間升華法沉積所述窗口層3和所述光吸收層4，采用熱蒸發(fā)沉積所述背接觸層5，所述熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為800℃，蒸發(fā)壓力為300pa，采用濺射法沉積所述背反射層6。實(shí)施例2本實(shí)施例除下述特征外，其他均與實(shí)施例1相同：本實(shí)施例碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法中：采用近空間升華法沉積所述窗口層3和所述光吸收層4，采用熱蒸發(fā)沉積所述背接觸層5，所述熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為600℃，蒸發(fā)壓力為300pa。實(shí)施例3本實(shí)施例除下述特征外，其他均與實(shí)施例1相同：本實(shí)施例碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法中：采用近空間升華法沉積所述窗口層3和所述光吸收層4，采用熱蒸發(fā)沉積所述背接觸層5，所述熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為300℃，蒸發(fā)壓力為10pa。實(shí)施例4本實(shí)施例除下述特征外，其他均與實(shí)施例1相同：本實(shí)施例碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法中：采用近空間升華法沉積所述窗口層3和所述光吸收層4，采用熱蒸發(fā)沉積所述背接觸層5，所述熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為1000℃，蒸發(fā)壓力為1000pa。實(shí)施例5本實(shí)施例除下述特征外，其他均與實(shí)施例1相同：本實(shí)施例碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法中：采用濺射法沉積所述窗口層3，采用近氣象運(yùn)輸沉積所述光吸收層4，采用熱蒸發(fā)沉積所述背接觸層5，所述熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為800℃，蒸發(fā)壓力為300pa。實(shí)施例6熱蒸發(fā)沉積條件對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響1、實(shí)驗(yàn)樣品：實(shí)施例1-4所述的碲化鎘薄膜電池樣品；2、實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)施例1-4所述的碲化鎘薄膜電池樣品為4塊，4塊樣品采用不同的蒸發(fā)源溫度和蒸發(fā)壓力熱蒸發(fā)沉積背接觸層，其中，第一塊熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為800℃，蒸發(fā)壓力為300pa，第二塊熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為600℃，第三塊熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為300℃，蒸發(fā)壓力為10pa，蒸發(fā)壓力為100pa，第四塊熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為1000℃，蒸發(fā)壓力為1000pa。采用gb/t6495.1-1996中所述方法進(jìn)行性能測(cè)試。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：見(jiàn)表1。表1熱蒸發(fā)沉積條件對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響結(jié)果電池樣品eff(％)voc(v)jsc(ma/cm2)ff(％)實(shí)施例112.10.81222.167.43實(shí)施例210.30.79120.762.91實(shí)施例39.780.78019.364.96實(shí)施例411.30.80121.266.54其中，eff為充放電效率，voc為開(kāi)路電壓，jsc為短路電流，ff為填充因子。從以上數(shù)據(jù)可以看出實(shí)施例1所述的樣品其電池性能最好，即熱蒸發(fā)沉積蒸發(fā)源溫度為800℃，蒸發(fā)壓力為300pa，為最優(yōu)選方案。實(shí)施例7光吸收層厚度對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響1、實(shí)驗(yàn)樣品：碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品a、b、c、d(光吸收層厚度分別為50nm、300nm、500nm、2000nm)；2、實(shí)驗(yàn)方法：采用gb/t6495.1-1996中所述方法進(jìn)行性能測(cè)試；3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：見(jiàn)表2。表2光吸收層厚度對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響結(jié)果電池樣品eff(％)voc(v)jsc(ma/cm2)ff(％)樣品a4.350.62315.245.936樣品b7.640.79518.751.352樣品c12.850.82422.469.619樣品d12.930.82222.868.991其中，eff為充放電效率，voc為開(kāi)路電壓，jsc為短路電流，ff為填充因子。從以上數(shù)據(jù)可以看出吸收層厚度為500nm～2000nm時(shí)，電池性能較好，為優(yōu)選方案，結(jié)合不同厚度原料消耗量，吸收層厚度為500nm為最優(yōu)選方案。實(shí)施例8背接觸層厚度對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響1、實(shí)驗(yàn)樣品：碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品a、b、c(背接觸層厚度分別為5nm、20nm、100nm)；2、實(shí)驗(yàn)方法：采用gb/t6495.1-1996中所述方法進(jìn)行性能測(cè)試；3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：見(jiàn)表3。表3背接觸層厚度對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響結(jié)果電池樣品eff(％)voc(v)jsc(ma/cm2)ff(％)樣品a9.260.78821.30.5517樣品b12.850.82422.469.619樣品c7.870.79120.149.500其中，eff為充放電效率，voc為開(kāi)路電壓，jsc為短路電流，ff為填充因子。從以上數(shù)據(jù)可以看出的樣品b電池性能最好，即背接觸層的厚度在20nm時(shí)，其電池性能更好，為最優(yōu)選方案。實(shí)施例9背反射層厚度對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響1、實(shí)驗(yàn)樣品：碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品d、e、f(背反射層厚度分別為30nm、80nm、800nm)；2、實(shí)驗(yàn)方法：采用gb/t6495.1-1996中所述方法進(jìn)行性能測(cè)試；3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：見(jiàn)表4。表4背反射層厚度對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響結(jié)果電池樣品eff(％)voc(v)jsc(ma/cm2)ff(％)樣品d7.540.79814.244.85樣品e12.410.82522.367.455樣品f12.850.82422.469.619其中，eff為充放電效率，voc為開(kāi)路電壓，jsc為短路電流，ff為填充因子。從以上數(shù)據(jù)可以看出，背反射層厚度為80nm～800nm時(shí)，電池性能較好，為優(yōu)選方案，結(jié)合不同厚度原料消耗量，背反射層厚厚度為80nm時(shí)，為最優(yōu)選方案。實(shí)施例10背接觸層選擇對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響1、實(shí)驗(yàn)樣品：樣品1(本申請(qǐng)實(shí)施例1所述的碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品，背接觸層為硫氰酸亞銅薄膜層)，樣品2(市售碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品，背接觸層為傳統(tǒng)碳漿)，樣品3(硫氰酸亞銅薄膜層)；2、實(shí)驗(yàn)方法：采用gb/t6495.1-1996中所述方法進(jìn)行性能測(cè)試；3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：見(jiàn)表5、圖2。圖2為本申請(qǐng)所述的碲化鎘薄膜電池樣品、市售碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池和硫氰酸亞銅薄膜層的i-v曲線圖表5背接觸層選擇對(duì)碲化鎘薄膜電池樣品的電池性能影響電池樣品eff(％)voc(v)jsc(ma/cm2)ff(％)樣品17.640.79518.751.352樣品24.540.77213.244.5樣品311.220.83221.6361.4其中，eff為充放電效率，voc為開(kāi)路電壓，jsc為短路電流，ff為填充因子。從以上數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明采用的硫氰酸亞銅薄膜層具有較高的充放電效率、開(kāi)路電壓、短路電流和填充因子，選擇器作為背接觸層相較于樣品2，電池性能更好。實(shí)施例11反射層選擇對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品的電池性能影響1、實(shí)驗(yàn)樣品：樣品1(本申請(qǐng)實(shí)施例1所述的碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池樣品，反射層為銀薄膜層)，對(duì)照樣品(無(wú)反射層)；2、實(shí)驗(yàn)方法：采用gb/t6495.1-1996中所述方法進(jìn)行性能測(cè)試；3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：見(jiàn)表6、圖3。圖2為本申請(qǐng)所述的碲化鎘薄膜電池樣品和對(duì)照樣品的i-v曲線圖表6反射層選擇對(duì)碲化鎘薄膜電池樣品的電池性能影響電池樣品eff(％)voc(v)jsc(ma/cm2)ff(％)樣品17.640.79518.751.352對(duì)照樣品5.90.78715.349.5其中，eff為充放電效率，voc為開(kāi)路電壓，jsc為短路電流，ff為填充因子。從上表數(shù)據(jù)可看出，對(duì)于有反射層的樣品1，其電池性能相較于無(wú)反射層的對(duì)照樣品更好。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12