CuxTe 背接触层对CdTe 光伏器件性能的影响

合集下载

CdTe薄膜太阳电池背接触的研究

CdTe 薄膜太阳电池背接触的研究3贺剑雄　郑家贵　李　卫　冯良桓　蔡　伟　蔡亚平张静全　黎　兵　雷　智　武莉莉　王文武(四川大学材料科学与工程学院,成都　610064)(2006年8月31日收到;2007年1月26日收到修改稿) 用近空间升华法制备了CdT e 多晶薄膜,用硝酸2磷酸(NP )混合液对薄膜表面进行了腐蚀.经SE M 观测,腐蚀后的CdT e 薄膜晶界变宽,XRD 测试发现,经NP 腐蚀后,在CdT e 薄膜表面生成了一层高电导的富T e 层.在腐蚀后的CdT e 薄膜上分别制备了Cu ,Cu ΠZnT e :Cu ,ZnT e :Cu ,ZnT e ΠZnT e :Cu 四种背接触层,比较了它们对太阳电池性能的影响.结果表明,用ZnT e ΠZnT e :Cu 复合层作为背接触层的效果较好,获得了面积为015cm 2,转换效率为13138%的CdT e 多晶薄膜太阳电池.关键词:硝磷酸腐蚀,背接触层,CdT e 太阳电池PACC :8160C ,7340L ,7360L3国家高技术研究与发展计划(批准号:2003AA513010),中国高校博士点基金(批准号:20050610024),四川省应用基础项目(批准号:2006J132083)资助的课题.E 2mail :xiaoxiong174@11引言CdT e 多晶薄膜是一种重要的光电材料,光能隙为1145eV ,是公认的理想太阳电池材料[1].在太阳电池制备中,由于CdT e 的自补偿效应而不易高掺杂,它的电子亲和势高,高功函数的金属与p 2CdT e 将形成肖特基势垒.而且,由于表面局部费米能级的钉扎效应,增加了形成低电阻接触的困难[2,3].实验表明,用腐蚀液对CdT e 薄膜进行处理改变表面的化学构成,既能消除因退火而产生的氧化层,又可以形成低电阻接触,是CdT e 太阳电池研制中的关键技术.常用的腐蚀液为溴甲醇(BM )和K 2Cr 2O 7:H 2S O 4(K D )[4—7].Danaher 等人[5]的研究表明,尽管BM 和K D 腐蚀液在CdT e 薄膜表面生成富T e 层,但是这些腐蚀液有一些严重的缺点.用K D 处理的表面形成一层阻碍形成低电阻接触的T eO 2层.用BM 处理的表面,Br 穿过CdT e 薄膜并在CdS ΠCdT e 界面积聚.因此,寻找新的腐蚀溶液和腐蚀工艺成为CdT e 太阳电池研究中的重要课题.我们用硝酸2磷酸(NP )腐蚀液对CdT e 多晶薄膜表面进行了腐蚀,研究了不同时间腐蚀后薄膜结构的变化,并在腐蚀后的CdT e 多晶薄膜上制备了四种不同结构的背接触层,比较了它们对CdT e 太阳电池性能的影响.21实验2111样品的制备本实验样品的窗口层n 2CdS 用化学水浴法(C BD )在有SnO 2:F 薄膜的玻璃上沉积,吸收层p 2CdT e 薄膜采用我们自己设计的近空间升华系统制备.源与衬底分别用碘钨灯加热,通过调制加热功率来改变与控制它们的温度,沉积过程在氩、氮和空气中进行,真空度为10-1Pa.用高纯氮作为保护气体,样品在CdCl 2蒸气氛围、385℃下热处理20min.热处理后的CdT e 样品用硝酸2磷酸混合溶液进行表面处理.NP 溶液中H NO 3(65%),H 3PO 4(85%)与去离子水的体积比为1∶70∶30,腐蚀时间为60s.用我们自己设计的共蒸发系统沉积Cu ,ZnT e ,ZnT e :Cu ,系统的真空度为10-4Pa ,沉积时两个独立的源被隔板分开,分别加热.两个石英探头分别对ZnT e 和Cu 的沉积速率及累计厚度做同步监控,以控制掺铜浓度及膜的厚度[8].Ni 采用电子束蒸发沉积,沉积Ni 膜时的真空度为(2—3)×10-3Pa.第56卷第9期2007年9月100023290Π2007Π56(09)Π5548206物　理　学　报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol.56,N o.9,September ,2007ν2007Chin.Phys.S oc.2121样品的测试 X 射线衍射测试在辽宁丹东射线集团有限公司生产的DX 21000X 射线衍射仪上进行,使用Cu Kα(λ=01154184nm )辐射测试,扫描范围2θ为10°—90°,扫描速度0106°Πs.薄膜的表面形貌采用H itachi S 2450型扫描电镜(SE M )观测.组分由英国K RA T OS C O 的XS AM800型X 射线光电子能谱(XPS )仪获得,辐射源为Mg 2Kα.光照下太阳电池的输出特性和性能参数是用西安交通大学研制的太阳电池测试仪测试,光源为TG 2X 1000型长弧氙灯,入射光强为100mW Πcm 2.31结果与讨论3111NP 腐蚀CdT e 多晶薄膜311111实验过程及现象在室温下,将样品浸入NP 腐蚀溶液中,5—10s 后在CdT e 多晶薄膜样品的局部表面看到有白色气泡出现,随着腐蚀时间的增加,样品上出现气泡的面积逐渐扩大,20s 后在整个样品表面都观察到气泡.腐蚀中观察到的气泡为反应过程中的副产品.随着反应时间的增加,气泡变大,在整个反应过程中气泡一直覆盖在CdT e 表面,这是由于NP 腐蚀溶液的黏性而引起.CdT e 表面经过NP 腐蚀后颜色由原来的暗灰色变为银灰色,之后颜色不随腐蚀时间而变化.311121腐蚀前后样品的SE M 图谱我们观测了NP 腐蚀对CdT e 多晶薄膜的表面形貌的影响,如图1所示.SE M 图显示出NP 腐蚀液对表面和晶界具有很强的腐蚀效果.腐蚀前,表面是很粗糙,晶粒也比较致密(如图1(a ),(b )).腐蚀后,晶界变宽,而且表面更光滑和具有光泽(如图1(c ),(d )).311131NP 腐蚀液腐蚀样品后的XRD图谱图1　NP 腐蚀CdT e 表面的SE M 图片　(a )NP2(1∶10∶0)腐蚀前;(b )NP1(1∶70∶30)腐蚀前;(c )NP2(1∶10∶0)腐蚀60s ;(d )NP1(1∶70∶30)腐蚀50s图2　不同腐蚀时间XRD 图谱图2为CdT e 薄膜经不同时间腐蚀后的XRD图.从图中可以看出经过10s 腐蚀后出现了六方结构的T e (101)衍射峰,而且随着腐蚀时间增加,峰值增强.同时,CdT e (220)和(311)峰也随着腐蚀时间的增加而减小.因此,我们认为,经NP 腐蚀液腐蚀的CdT e 薄膜表面有六方结构的T e 产生.T e 的带隙宽度只有0133eV ,这么窄的带隙几乎可以吸收所有波长的太阳光.但是在p 2CdT e 与T e 之间会存在一个反向势垒阻碍电子向前电极的移动,使电子和空穴在此处复合,使T e 层不能与金属电极形成很好的欧姆接触.因此会影响CdT e 太阳电池的性能,从表1看出,NP 腐蚀后直接沉积Ni 电极得到的电池效率很低.3121不同背接触层对器件性能的影响为了获得低电阻接触,我们用相同的制备条件94559期贺剑雄等:CdT e 薄膜太阳电池背接触的研究制备了CdT e 薄膜,经相同的NP 腐蚀条件和腐蚀时间腐蚀后,分别制备了Cu ,Cu ΠZ nT e :Cu ,Z nT e :Cu ,Z nT e ΠZ nT e :Cu 四种背接触层,比较了各类电池的性能.图4　Cu 薄膜退火前后的XRD图谱图3　沉积Cu 后退火前后的XRD 图谱312111Cu ΠNi 背接触层我们在NP 腐蚀后的CdT e 薄膜表面沉积一层厚度为215nm 的Cu ,在氮气保护190℃下暗场退火40min.为了研究退火后薄膜微结构的变化,我们对图6　退火前Cu的精细谱图图5　沉积Cu 后退火前的XPS 的全谱图沉积Cu 后的样品退火前后组分的变化进行了XRD 测试.图3是样品的XRD 图谱,从图中看出,退火之后出现了Cu 1144T e 的衍射峰,而且T e 的(101)衍射峰有所增强.但是在退火前后都没有Cu 的衍射峰出现,为了理解上述实验事实,我们在载玻片上沉积了一层厚度为40nm 的Cu ,对未退火及经190℃退火的样品进行了XRD 测试,如图4.从图中看出,未退火的Cu 膜是非晶态,经190℃退火后,晶粒长大,并出现少许结晶.我们认为,用共蒸发沉积的Cu 是非晶态,随着温度的升高,Cu 离化为Cu +和Cu ++,并且和T e 结合生成碲铜相,除了生成Cu 1144T e 外,还可能生成CuT e 和Cu 2T e.图5所示为退火前的XPS 全谱图.图6为退火前Cu 的精细谱图.图7所示为退火后剥离15!后的XPS 的全谱图.从全谱上很容易地看到Cu ,T e ,C ,O 元素的存在,但是Cu 元素的峰很弱.T e 元素的峰很强.O 元素可能是由于表面吸附或者T e 氧化引起的.从全谱上可以看到出现了Cd 的峰,但是非常微弱.结合XRD 表明NP 腐蚀后0555物理学报56卷图7　退火后剥离15!后的全谱图有T e 存在.从表1中看出,采用Cu ΠNi 背接触层的CdT e 太阳电池的转换效率及填充因子相比NP 腐蚀后直接沉积Ni 电极的CdT e 太阳电池高,这是因为在经过退火处理后形成了Cu x T e 相.Cu ΠNi 背接触层,实际上是Cu x T e ΠNi 背接触层.Cu x T e 的带隙在111—114eV 之间,Cu x T e 和p 2CdT e 之间只有很小的导带不连续性,形成一个小的势垒.这个很小的势垒对电子的移动阻碍很小,有利于空穴的运动.312121Cu ΠZnT e :Cu 背接触层我们在NP 腐蚀后的CdT e 薄膜表面采用共蒸发法沉积Cu ΠZnT e :Cu 背接触层,并分别在190℃,195℃下退火,然后用电子束蒸发沉积一层Ni 作电极.从表1中看出,用Cu ΠZnT e :Cu ΠNi 结构作背接触层的电池性能有较大幅度提高,我们认为虽然用Cu x T e 背接触可使CdT e 太阳电池的性能得到改善,但是由于在背电极处没有反射电子的势垒,因此有可能会使电子向背电极漂移,在背电极处复合.为此,引入ZnT e :Cu 层后改善了电池的短路电流,从而使转换效率提高.由于ZnT e :Cu 的带隙为2126eV ,使Cu x T e 与背电极之间形成一个势垒,反射向背电极漂移的电子.表1　不同背接触层CdT e 太阳电池的性能参数背接触退火温度Π℃开路电压V OC ΠV短路电流I SC Πm A填充因子FF Π%转换效率ηΠ%Ni 001516115913841413Cu ΠNi 1900170511440557186019001710116405481936Cu ΠZnT e :Cu ΠNi 19501742117345191217ZnT e :Cu ΠNi 19001685118535191140ZnT e ΠZnT e :Cu ΠNi190017161165564101716312131ZnT e :Cu背接触层图8　ZnT e ΠZnT e :Cu 背接触的能带图我们在NP 腐蚀样品后用共蒸发法沉积p +2ZnT e :Cu 背接触层,并在190℃下退火,然后镀Ni.从表1看出,这种背接触层的电池转换效率比Cu ΠNi 高,特别是短路电流密度J SC 有较大提高.我们认为图9　小面积CdT e 电池的I 2V 曲线由于NP 择优腐蚀CdT e 薄膜晶界,并使CdT e 薄膜晶界变宽,而且腐蚀后的富T e 层是孔状结构,温度升高后T e 原子加快向CdT e 多晶薄膜的晶界移动,使15559期贺剑雄等:CdT e 薄膜太阳电池背接触的研究得富T e层的T e原子减少,而剩余的T e又可使CdT e 薄膜的表面电阻降低,从而使电池的串联电阻减小,根据文献[9]可知在ZnT e:Cu多晶薄膜中,Cu的掺杂水平很低,只有极少部分的Cu原子取代Zn原子,大部分Cu原子处于晶界的无定型相中,在退火处理后,这些Cu原子被离化并穿过ZnT e的晶界与T e 生成CuxT e相,最后形成Cu x T eΠZnT e:Cu背接触层,所以电池的性能得到改善.312141ZnT eΠZnT e:Cu背接触层我们在NP腐蚀后,采用共蒸发法沉积了ZnT eΠZnT e:Cu背接触层,并在190℃下退火,从表1中看到,这种结构的太阳电池转换效率最高.我们认为, p2CdT e与p+2ZnT e:Cu的导带产生的势垒可以有效地反射向背电极漂移的电子,从而有效的增加收集效率,特别是长波收集效率,但是p+2ZnT e:Cu与金属背电极也有可能形成反向结,因而它又必须相对地薄,这又使其反射作用降低.并且对光伏器件而言,高势差的突变结可能伴随着更多的界面态,会带来不利的影响.因此,我们在NP腐蚀CdT e薄膜表面生成的富T e层和ZnT e:Cu之间引入不掺杂的p2 ZnT e过渡层,它的引入仍然保持了p2CdT e与ZnT e: Cu之间的势垒高度,只是使原来的111eV的势垒变成了018eV和013eV的两个势垒[10],如图8所示.不掺杂的ZnT e层的引入,一方面有效地反射向背电极漂移的电子,另一方面又将背接触的突变结变为缓变结,减少了p2CdT e与p+2ZnT e:Cu产生的高势差对太阳电池的不利影响,因此可以很好地改善太阳电池的性能.我们用ZnT eΠZnT e:Cu复合层作为背接触层获得了面积为015cm2的CdT e多晶薄膜太阳电池,经天津18所测试,转换效率为13138%,如图9所示.41结论11采用H NO3(65%),H3PO4(85%)与去离子水的体积比为1∶70∶30的硝酸2磷酸(NP)混合溶液对CSS方法制备的CdT e多晶薄膜进行腐蚀,腐蚀时间为60s.腐蚀后,薄膜的晶界变宽,表面变得光滑和有光泽,CdT e薄膜表面有富T e层生成.21制作了Cu,CuΠZnT e:Cu,ZnT e:Cu,ZnT eΠZnT e: Cu四种背接触层,比较了它们对CdT e薄膜太阳电池性能的影响.结果表明,用ZnT eΠZnT e:Cu复合背接触层的电池转换效率最高.获得面积为015cm2,转换效率为13138%的CdT e多晶薄膜太阳电池.本文中由四川大学材料科学与工程学院朱居木教授对样品做了XRD的测试分析,四川大学分析测试中心陈红老师对样品做了XPS测试分析,特此表示诚挚的感谢.[1]Xu Y,Diao H W,Hao H Y,Z eng X B,Liao X B2006Chin.Phys.152397[2]Y ang X W,Zheng J G,Zhang J Q,Feng L H,Cai W,Cai Y P,Li W,Li B,Lei Z,Wu L L2006Acta Phys.Sin.552504(in Chinese)[杨学文、郑家贵、张静全、冯良桓、蔡　伟、蔡亚平、李　卫、黎　兵、雷　智、武莉莉2006物理学报552504][3]X Li,Niles D W,Has oon F S,M ats on R J,Sheldon P1999J.Vac.Sci.Technol.A17805[4]Qin W Z,Zheng J G,Cai W,Feng L H,Cai Y P,Zhang J Q,Li W,Li B,Wu L L,Li Y H,Y ue L,Zheng H J2005Journal o f MaterialsScience and Engineering23256(in Chinese)[覃文治、郑家贵、蔡　伟、冯良桓、蔡亚平、张静全、李　卫、黎　兵、武莉莉、李阳华、岳　磊、郑华靖2005材料科学与工程学报23256] [5]Danaher W J,Ly ons L E,M arychurch M,M orris G C1986Appl.Sur f.Sci.27338[6]B tzner D L,W endt R,R omeo A,Z ogg H,T iwari A N2000ThinSolid Films361463[7]D obs on K evin D,Vis oly2Fisher Iris,H odes G ary,Cahen David2000Solar Energy Materials and Solar Cells62295[8]Li W,Feng L H,Wu L L,Cai Y P,Zhang J Q,Zheng J G,Cai W,LiB,Lei Z,Zhang D M2005Acta Phys.Sin.541879(in Chinese)[李　卫、冯良桓、武莉莉、蔡亚平、张静全、郑家贵、蔡　伟、黎　兵、雷　智、张冬梅2005物理学报541879][9]Zheng J G,Zhang J Q,Cai W,Li B,Cai Y P,Feng L H2001Chinese Journal o f Semiconductor s22171(in Chinese)[郑家贵、张静全、蔡　伟、黎　兵、蔡亚平、冯良桓2001半导体学报22171][10]Feng L H,Cai W,Zheng J G,Cai Y P,Li B,Zhang J Q,Wu L L,Zhu J M,Shao Y2001Acta Energiae Solaris Sinica22403(inChinese)[冯良桓、蔡　伟、郑家贵、蔡亚平、黎　兵、张静全、武莉莉、朱居木、邵　烨2001太阳能学报22403]2555物理学报56卷A study of back contacts of CdTe thin film solar cells 3He Jian 2X iong Zheng Jia 2G ui Li W ei Feng Liang 2Huan Cai W ei Cai Y a 2PingZhang Jing 2Quan Li Bing Lei Zhi Wu Li 2Li W ang W en 2Wu(College o f Materials Science and Engineering ,Sichuan Univer sity ,Chengdu 610064,China )(Received 31August 2006;revised manuscript received 26January 2007)AbstractW e have prepared polycrystalline CdT e thin films by close 2spaced sublimation ,then the film surface was been etched by nitric 2phosphoric acid.A fter etching ,the grain boundaries of CdT e thin films are broadened and it could be seen clearly that the surface became polished and m ore sm ooth ,when observed by scanning electron m icroscope (SE M ).A fter NP etching ,highly conductive T e 2rich layer is formed on the surface of CdT e thin film ,as detected by X 2ray diffraction (XRD ).F our types of back 2contact layers ,including Cu ,Cu ΠZnT e :Cu ,ZnT e :Cu and ZnT e ΠZnT e :Cu were deposited respectively on the etched CdT e thin film ,and the in fluences on the solar cells performance were com pared.Our studies showed that the performance of CdT e solar cells w ith ZnT e ΠZnT e :Cu com plex back 2contact layer was better than those w ith other back 2contact layers ,and the highest conversion efficiency of 13138%has been obtained for CdT e polycrystalline thin film solar cells of 015cm 2size.K eyw ords :nitric 2phosphoric acid etching ,back 2contact layer ,CdT e solar cells PACC :8160C ,7340L ,7360L3Project supported by the National High T echnology Research and Development Program (863program )of China (G rant N o.2003AA513010),theS pecialized Research Fund for the D octoral Program of Higher Education of China (G rant N o.2005060024)and the Application F oundation Program of S ichuan Province of China (G rant N o.2006J132083).E 2mail :xiaoxiong174@35559期贺剑雄等:CdT e 薄膜太阳电池背接触的研究。

CdS／CdTe太阳电池的背接触

２实验
太阳电池的衬底为ＳＯ２：ＦＣｒｉｇ１３ｎ／ｏｎｎ７７玻璃，由美国ＧｒｅｖｌｐｎＬｅｎＤｅｅｏｍｅｔＣ提供．ＳｏＬ在ｎ２：Ｆ薄膜上，用化学水浴法（Ｂ沉积ＣＳ多采ＣＤ）ｄ晶薄膜，后采用近空间升华（Ｓ）统制备随ＣＳ系ＣＴｄｅ薄膜，沉积完ＣＴｄｅ后，ＣＣ掺杂热处理，用ｄ１以获得适宜的载流子类型和电阻率，火温度约为退
李冯良武莉莉卫桓蔡亚平郑家贵伟蔡张静全兵智晋黎雷勇
（四川大学材料科学与工程学院，成都６０６）１０４
摘要：磷硝酸腐蚀是一种适宜于工业化生产的背表面刻蚀工艺．中采用磷硝酸腐蚀ＣＴ薄膜，用溴甲醇腐蚀文ｄｅ并作为对照实验，究了两种腐蚀对材料性质的影响．后用真空蒸发法分别沉积了四种背接触层，出了适宜于工研随提业化生产的背接触技术，从实验和理论上对两种背接触结构的Ｃｄｅ太阳电池进行了分析．并Ｔ关键词：腐蚀；背接触层；ＣＴ太阳电池ｄｅ
问题．种可行的方法是先对ＣＴ一ｄｅ薄膜表面进行
入主结，影响器件的性能；当的掺铜浓度会在会适ＣＴｄｅ内部形成浅受主杂质．因此，用不同的表面刻采蚀方法，选择相应的背接触材料以及适当的掺铜浓度，利于制作性能优异的ＣＴ有ｄｅ薄膜太阳电池．在以前的工作中（用Ｂ法）我们研制了性采Ｍ，能优异的ＣＴｄｅ薄膜太阳电池ｌ］考虑到ＮＰ腐＿ｌ，蚀的产业化应用背景，文对比研究了ＮＰ腐蚀和本Ｂ腐蚀对材料和器件性能的影响，出了基于ＮＰＭ提腐蚀的新型背接触层（ｕｚＴＣ）术，验结ｃ／ｎｅ：ｕ技实果和理论分析表明，ｕＺｎｅ：ｕ．Ｃ／ＴＣ（ＮＰ法）能有效提高ＣＴｄｅ薄膜太阳电池的转换效率．

用光电子能谱研究CdTe太阳电池的背接触特性

２１第一次剥离后的ＸＳ析．Ｐ分
ｃ２电池的效率已达１．８。而作为地面能源，阳电池ｍ）３３太
利用Ａｒ离子枪对Ａｕ作为背电极的样品刻蚀２ｎ，８ｎｌＮｉ
研制的主要目标就是提高其光电转换效率，降低成本以及适
合大规模生产的技术开发。因此从大生产考虑，宜选用成本较低的金属。Ｎｉ的价格远低于Ａｕ，且Ｎｉ的功函数为５ｏ．
峰分别位于结合能为８．４４和８．Ｖ处。８１ｅ对照Ａｕ的标准图
谱，可知这是Ａ７峰和Ａ５峰，ｕ，ｚ４，ｕ，／而且与Ａ单质的实４ｚｕ
收稿日期：２０－８０．０７０－８修订日期：２０—１１０７１ —８
基金项目：国家“ ６ ” ８３重点项目（０３Ａ５３１）教育部博士点基金项目（Ｏ５６００２）四川省科技厅应用基金项目（０Ｓ１－８）２０Ａ１００，２０Ｏ１１０４和２０Ｊ３ｏ３资
助
作謇俺介：宋慧瑾，９８１７年生，四川大学材料系博士研究生
ｅａ：￣１３＠１３ＣＩ－ｉｓ４７６．Ｏ＿ｍｌＤ
第磅卷，２第１期
２．０８年１０２月
光
ＳｅｔｏｃｐｎｐｃｒｌＡｎｌｓｓｐｃｒｓｏｙａｄＳｅｔａａｙｉ
谱
学
与
光．２ｐ２３— ４ｏ２，ｏ１，ｐ７７２０．７
Ｄｅｅｅ，２０ｃｍｂｒ０８
６．ｒ，１４ｉｎＡｕ膜的厚度为２．ｌ。Ａｕ膜用真空热蒸发沉ｌ８８ｎｎ积，Ｎ膜采用电子束蒸发法来制备，ｉ详细的制备和后处理方

cdte太阳能电池工作原理

cdte太阳能电池工作原理CDTE太阳能电池是一种基于铜镉锌硒化物（CdTe）薄膜的薄膜太阳能电池。

它是一种第二代薄膜太阳能电池，具有高效率、低成本和简单制造等优点。

CDTE太阳能电池的工作原理如下。

1. 电子的产生和输运CDTE太阳能电池的核心是由CdTe薄膜组成的光吸收层。

当太阳光照射到光吸收层上时，光子被吸收并转化为电子。

这些电子被激发到导带中，然后通过电场的作用从CdTe薄膜中传输到电极。

在传输过程中，电子会遇到杂质和缺陷，因此电极必须具有足够的导电性能，以确保电子的顺利输运。

2. 光吸收和光电效应光吸收是CDTE太阳能电池的关键过程。

在光吸收层中，CdTe材料的带隙能量与太阳光的能量匹配，因此能够高效地吸收太阳光的能量。

当光子被吸收时，它们将激发出与光子能量相等的电子。

这种光电效应是将太阳能转化为电能的关键步骤。

3. pn结的形成为了提高太阳能电池的效率，CDTE太阳能电池通常采用pn结的结构。

在制造过程中，通过在CdTe薄膜上沉积一层n型掺杂的材料（如CdS），形成了pn结。

这种结构可以有效地分离电子和空穴，从而增加电流的输出。

光子被吸收后，电子和空穴将在pn结的电场作用下被迅速分离，并在电极上产生电流。

4. 透明导电氧化物层为了保护光吸收层和提高电池的稳定性，CDTE太阳能电池通常在光吸收层上覆盖一层透明导电氧化物（TCO）层。

这层薄膜可以提供良好的电子传输和光透过性能，同时还可以保护光吸收层免受外界环境的侵蚀。

5. 电极和载流子收集CDTE太阳能电池的电极通常由金属材料制成，如铝或铂。

这些电极可以收集电子和空穴，并将它们导出到外部电路中。

电极的设计和制造对于提高电池的效率和稳定性非常重要。

总结起来，CDTE太阳能电池的工作原理是通过光吸收层中的光电效应将太阳能转化为电能。

光子被吸收后，电子和空穴被分离并通过电极导出。

CDTE太阳能电池具有高效率、低成本和简单制造等优点，因此被广泛应用于太阳能发电领域。

CdTe多晶薄膜制备及后处理对CdS_CdTe界面的影响

CdTe多晶薄膜制备及后处理对CdS/CdTe界面的影响夏庚培　郑家贵3　冯良桓　蔡　伟　蔡亚平　黎　兵　李　卫　张静全　武莉莉　雷　智　曾广根(四川大学材料科学与工程学院　成都　610064)I nfluence of G row th and Annealing of Polycrystalline CdTe Filmson I nterfacial Properties of CdS/CdTeX ia G engpei,Zheng Jiagui3,Feng Lianghuan,Cai Wei,Cai Y aping,Li Bing,Li Wei,Zhang Jingquan,Wu Lili,Lei Zhi and Z eng G uanggen(Department o f Material science,Sichuan Univer sity,Chengdu610064,China) Abstract　P olycrystalline CdT e films were grown by close2spaced sublimation(CCS)on substrates of glass,CdS and CdS1-x T e x,respec2 tively.A poly2CdT e s olar cell with an area of0152cm2and an efficiency of13138%has been success fully fabricated.The microstructures of the films were characterized with X2ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SE M)and atomic force microscopy(AF M).The results show that(111)is the preferential growth orientation of CdT e films on CdS and CdS1-x T e x substrates and that annealing,in a mixture with a nitrogen2oxygen partial pressure ratio of4∶1,results in a considerable thinning of CdS layer,which fav orably improves CdT e s olar cell response and carrier collection.P ossible mechanism(s)was als o tentatively discussed. K eyw ords　P olycrystalline CdT e thin film,Interface,Microstructure,Optical band gap 摘要　采用近空间升华法分别在玻璃、CdS及CdS1-xT e x衬底上沉积了CdT e多晶薄膜,通过原子力显微镜的观察和X射线衍射的分析,比较了它们的微结构。

CdTe薄膜太阳能电池背接触层Sb_2Te_3的研究

CdTe薄膜太阳能电池背接触层Sb_2Te_3的研究在众多被开发和利用的新能源中，太阳能电池的应用成为最具发展潜力、发展最快的研究领域之一，是当今世界解决经济、环境和能源间矛盾的一个有效途径。

总体来看，制备低成本、高效的薄膜太阳能电池是今后太阳能电池发展趋势。

在薄膜太阳能电池领域中，CdTe薄膜太阳能电池由于其效率高、成本低、制备工艺简单和易于产业化等诸多优势而备受关注。

在最近三十年成为薄膜太阳能电池研究领域的热点之一。

但是，要制备出效率较高的CdTe薄膜太阳能电池，需要解决几项关键技术，背接触层问题就是其中一个。

本文以Sb2Te3作为电池中的背接触层，首先，研究用电化学沉积法制备Sb2Te3薄膜的过程并对其进行表征；其次，研究了其欧姆接触特性；最后，将Sb2Te3背接触层应用到CdTe薄膜太阳能电池中，研究它对整个电池性能的影响，主要工作如下：（1）以Ni为基底，用电化学沉积的方法在其上生长Sb2Te3菜花状阵列薄膜，通过测试电解质溶液的循环伏安特性找到了沉积Sb2Te3菜花状阵列薄膜的最佳沉积电位。

同样以Ni为基底，采用相同的制备方法，通过改变溶液中硝酸的摩尔浓度，在其表面制得Sb2Te3纳米麦穗阵列薄膜。

研究了Sb2Te3菜花状阵列薄膜的欧姆接触特性，Sb2Te3/Ni的I-V特性曲线为过原点的直线，呈现出欧姆接触特性。

（2）用电化学沉积的方法，在Sb2Te3菜花状阵列薄膜表面制备CdTe薄膜，厚度约为1.5μm，然后在CdTe薄膜表面用化学水浴沉积法制备CdS薄膜，厚度约为200nm，最后，在CdS薄膜的表面用热蒸发法制备SnO2薄膜。

以Ni和SnO2分别为CdTe薄膜太阳能电池的正负电极，用导电银浆导出引线，得到完整的具有光伏效应的CdTe薄膜太阳能电池，并对其光电性质进行了研究，电池的短路电流Isc为3.58mA/cm2，开路电压Voc为0.39V，填充因子FF为22.42%，光电转换效率η为0.313%，受测面积为0.5cm2。

CdTe薄膜太阳能电池结构分析

CdTe薄膜太阳能电池结构分析作者：肖友鹏来源：《科技创新与应用》2014年第25期摘要：CdTe薄膜太阳能电池是一种高效、稳定且相对低成本的薄膜太阳能电池。

电池的p-n结由p-CdTe与n-CdS形成，电池结构有substrate及superstrate两种，文章分析结构中透明导电层、窗口层、吸收层、背电极的材料和特性。

关键词：CdTe；薄膜太阳能电池；电池结构CdTe是Ⅱ-Ⅵ族的化合物半导体材料，具有直接带隙结构，其禁带宽度为1.45eV，正好位于理想太阳能电池的禁带宽度范围之间。

此外，CdTe也具有很高的光吸收系数（>5×105/cm），因此仅仅2μm厚的CdTe薄膜，就足够吸收AM1.5条件下99%的太阳光。

CdTe薄膜太阳能电池结构可分为substrate及superstrate两种。

superstrate结构是在玻璃衬底上依次长上透明氧化层（TCO）、CdS、CdTe薄膜，而太阳光是由玻璃衬底上方照射进入，先透过TCO层，再进入CdS /CdTe结。

而在substrate结构，是先在适当的衬底上长上CdTe薄膜，再接着长CdS及TCO薄膜。

但是由于substrate结构的太阳能电池的品质较差（例如：CdS/CdTe的界面品质不佳、欧姆接触性差等），所以效率远比不上superstrate结构的太阳能电池，因此几乎所有的高效率CdTe薄膜太阳能电池都是采用superstrate结构[1]。

1 透明导电层在CdTe太阳能电池中所使用的透明导电层，既要满足为形成低串联电阻而需的高电导率，又要为获得高入射以保证高光生电流而具有高透射率。

目前，已在使用并作产业化努力的透明导电层有：SnO2、ITO、CdSnO4和AZO。

AZO通常用作CIGS薄膜太阳能电池的透明导电层。

它可以用不同种类的含有ZnO和Al靶溅射而成， Al在ZnO中作为施主。

不过，这种薄膜在CdTe沉积过程中（大于550℃）会由于热应力而丧失掺杂性。

硝磷酸腐蚀的CdTe太阳电池性能

第13卷第2期功能材料与器件学报Vol113,No12 2007年4月JOURNAL OF F UNCTI O NAL MATER I A LS AND DE V I CES Ap r.,2007文章编号:1007-4252(2007)02-0107-06硝磷酸腐蚀的CdTe太阳电池性能郝瑞英,李卫,郑家贵,冯良桓,陈茜(材料科学与工程学院材料科学系,四川大学,成都610064)摘要:CdTe薄膜的腐蚀是制作CdS/CdTe光伏电池的重要技术之一,本实验采用硝磷酸溶液(硝酸1%+磷酸70%+去离子水29%)腐蚀CdTe薄膜,通过XRD测试发现在CdTe膜上生成了碲层。

随后,在腐蚀后的CdTe薄膜上分别沉积了几种结构的背接触层,并制备出相应结构的CdTe太阳能光伏电池。

通过电池的光、暗I-V和C-V特性测试,以ZnTe/ZnTe:Cu/N i为背接触的小面积太阳电池,其性能优于其它背接触的电池。

实验结果表明器件性能与碲的生成和铜的扩散密切相关。

关键词:硝磷酸(NP);背接触;太阳电池中图分类号:TK514 文献标识码:APerformance of n itr i c-phosphor i c ac i d etched CdTe sol ar cellsHAO Rui2ying,L IW ei,Z HE NG J ia2gui,FE NG L iang2huan,CHEN Q ian(College ofMaterials Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu610064,China)Abstract:The che m ical etching of CdTe thin fil m s is one of i m portant techniques in p reparati on of CdTe s olar cells.I n this paper,the CdTe thin fil m s were etched with a m ixture of nitric-phos phoric acid in water(NP)(HNO31%,H3P O470%,and de-i onized H2O29%).And a Te layer was found on the etched CdTe fil m s by the X-ray diffracti on(XRD)measure ment.Several types of back-contact layers were then deposited on the etched CdTe thin fil m s t o comp lete the fabricati on of CdTe s olar cells.Fr om the dark and illu m inated I-V and C-V measure ments,higher efficiency has been de monstrated f or the s mall area CdTe s olar cells of ZnTe/ZnTe:Cu/N i.And this kind of s olar cells shows better perf or mance than those with the other back contacts.The results als o i m p ly the cl ose relati onshi p bet w een the device perf or mance and the Te layer f or mati on and Cu diffusi on.Key words:nitric-phos phoric acid(NP);back contacts;s olar cells收稿日期:2006-04-30; 修订日期:2006-07-10基金项目:国家高技术研究与发展计划(No.2003AA513010);四川省科技攻关项目(No.05GG021-003-3);辐射物理及技术教育部重点实验室(四川大学)(No.K2005-10).作者简介:郝瑞英(1981-)女,硕士研究生,从事光电材料与器件的研究.通讯作者:李卫(E-mail:waylee2000@s ).0　引言在廉价的衬底上制作低成本光伏器件,如基于非晶硅、铜铟硒、碲化镉薄膜的太阳能光伏电池,被认为是太阳电池发展的方向。

碲化镉薄膜太阳能电池工作原理

碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池的工作原理基于光伏效应，也就是将太阳光直接转化为电能的过程。

其基本结构包括以下几层：
1. 玻璃衬底：作为电池的机械支撑和保护基板，并允许光线透过。

2. 透明导电氧化层（TCO层）：如掺氟氧化锡（FTO）或掺铝氧化锌（AZO），该层具有高透光率和良好的导电性能，用于收集由光电效应产生的电子，并将其传输到外部电路。

3. 窗口层（n-CdS层）：通常采用硫化镉（CdS）薄膜作为n 型半导体材料，它与CdTe形成p-n结界面，有利于吸收更短波长的光子并产生电子-空穴对。

4. CdTe吸收层：作为p型半导体，碲化镉薄膜是电池的主要吸光和光电转换区域，它吸收太阳光中的可见光部分并激发电子从价带跃迁至导带，从而产生电子-空穴对。

5. 背电极接触层：位于CdTe层背面，通常是金属材料（如钼Mo或铝Al），与CdTe之间有良好的欧姆接触，用于收集和传导由CdTe层中产生的空穴至外部电路。

当太阳光照射在CdTe薄膜太阳能电池上时，光子能量被吸收并在CdS/CdTe异质结界面处产生电子-空穴对。

在内建电场的作用下，电子和空穴分别向各自相反的方向迁移，即电子穿过CdTe层到达正面TCO层，空穴则通过背电极离开电池。

这样，在外电路中就形成了电流，实现了光电转换过程。

不同沉积条件下ZnTe与ZnTe：Cu复合背接触层对CdTe太阳电池性能的影响

蒸发法制备的ＺＴ：ｕ多晶薄膜。ＣＴｎｅＣｄｅ和ＺＴ：ｕ的ｎｅＣ
ＣＴ太阳电池。ＺＴ是一种性能优异的 Ⅱ ～Ⅵ族二元ｄｅｎｅ
Ｃｅｄｒ
ＣｄＳ
Ｉ ℃Ｏ
船ｓ
Ｔ
化合物半导体材料，直接带隙，带隙宽度为２２ｅ，．Ｖ其禁６
带宽度随着掺杂浓度不同而不同，般掺铜的碲化锌其一禁带宽度随掺铜浓度不同，（．５Ｖ２２ｅ）间变在２１ｅ．１Ｖ之化。一般Ｔ薄膜为多晶Ｐ型半导体。ＺＴ与ＣＴ的ｅｎｅｄｅ
钟永强郑家贵冯良桓王文武贺剑雄
（国家光伏产品质量监督检测中心（）四川成都６００；筹，１２０四川大学太阳能研究所，四川成都６０６）１０４
摘要：制备高效的ｃ太阳电池，改善电池的背接触特性是一关键技术。背接触层中掺Ｃ能够得到性能良的电池但Ｃ在ｃＴ中进一步扩散，ｕ好ｕｄｅ会形成缺陷，造成ｃＴ太阳电池性能不稳定。因此，ｄｅ有必要系统研究Ｃ原子在薄膜中的存在状态，ｕ进而有效控制Ｃ的浓度；ｕ另一方面要获得良好的
，，
背接触层，必须制备出结构致密的ＺＴＺＴ：ｕｎｅｎｅＣ多晶薄膜。研究了衬底温度及沉积速率的变化对ＺＴ：ｕｎｅＣ薄膜质量及电池性能的影响。在常温下沉积ＺＴ，ｎｅ提高衬底温度沉积ＺＴ：ｕｎｅＣ对太阳能电池的影响明显，得到了转化效率达１．％的电池。０２８

CdTe蹄化镉薄膜光伏电池技术研究

CdTe蹄化镉薄膜光伏电池技术研究一、CdTe薄膜太阳能电池技术的原理CdTe薄膜太阳能电池的工作原理是基于光电效应。

当光线照射到CdTe薄膜上时，光子会激发CdTe材料的电子，使其跃迁到导带中，形成电子-空穴对。

由于CdTe材料的电子亲和性较高，电子很容易从CdTe中流入外部电路，而空穴则留在材料中。

这样就在CdTe薄膜中形成了电子富集区和空穴富集区，产生电势差。

通过连接外部电路，就可以实现电能的转化和存储。

二、CdTe薄膜太阳能电池技术的研究现状目前，CdTe薄膜太阳能电池技术已经取得了很大的进展。

在光伏领域，CdTe薄膜太阳能电池的转换效率已经达到了20%以上，与传统的硅太阳能电池相当。

而且CdTe薄膜太阳能电池的制备工艺相对简单，生产成本较低，适合大规模工业化生产。

CdTe薄膜太阳能电池在工业化应用方面具有较大的优势。

除了功率转换效率和成本方面的优势外，CdTe薄膜太阳能电池在使用寿命和稳定性方面也具有很大的优势。

研究表明，CdTe薄膜太阳能电池在长期稳定运行时，性能几乎不受影响，具有很高的稳定性和可靠性。

CdTe薄膜太阳能电池技术还将加大对太阳能电池系统集成和智能控制技术的研发力度，以进一步提高系统的整体效率和可靠性。

未来，CdTe薄膜太阳能电池将更多地应用于户用光伏发电系统、光伏农业和光伏扶贫等领域。

在工业领域，CdTe薄膜太阳能电池将广泛应用于光伏发电站、建筑一体化光伏系统等项目中，为工业生产提供清洁、可靠的电能来源。

在民用领域，CdTe薄膜太阳能电池也将应用于户用光伏发电系统、光伏农业、光伏扶贫等项目中，为民生提供清洁、便宜的电能。

CdTe薄膜太阳能电池技术具有很大的发展潜力和应用前景，将为人类提供清洁、可靠的能源解决方案，助力实现可持续发展。

随着技术的不断成熟和市场的不断扩大，CdTe薄膜太阳能电池技术将成为未来太阳能电池领域的主流技术之一。

高压沉积技术制备CdTe薄膜太阳能电池的热稳定性研究

高压沉积技术制备CdTe薄膜太阳能电池的热稳定性研究CdTe薄膜太阳能电池是当前可再生能源领域研究的热点之一，具有高效率、低成本等优势。

然而，由于薄膜太阳能电池工作在高温、高湿等恶劣环境中，其热稳定性成为影响其长期稳定运行的重要因素之一。

因此，研究CdTe薄膜太阳能电池的热稳定性具有重要的意义。

高压沉积技术是CdTe薄膜太阳能电池制备过程中常用的一种方法。

通过在CdTe基底上施加高温高压的气氛，可以使CdTe薄膜在晶界处形成内在压应力，从而提高其热稳定性。

本文将重点讨论高压沉积技术制备CdTe薄膜太阳能电池的热稳定性研究。

首先，研究表明高压沉积技术可以显著提高CdTe薄膜太阳能电池的结晶质量。

高温高压条件下，氧化铟掺杂的SnO2透明导电膜与CdTe基底之间发生固态反应，形成介质Cd1-xSnxOy层，其优越的导电和光学性能有助于提高CdTe薄膜的质量。

同时，高压沉积技术还可以有效减少氧化镉和铟杂质在CdTe薄膜中的含量，进一步提高其结晶性。

其次，研究发现高压沉积技术制备的CdTe薄膜太阳能电池具有较好的界面接触。

界面接触对光电转换效率和热稳定性具有重要影响。

采用高压沉积技术制备的CdTe薄膜太阳能电池在CdS缓冲层和CdTe薄膜之间形成了渐变结构，有效减少了界面反射和缺陷密度，并增加了载流子的传输效率。

这些优点不仅提高了太阳能电池的光电转换效率，还增强了其热稳定性。

此外，高压沉积技术还可以通过调节CdTe薄膜的厚度来提高其热稳定性。

研究发现，较厚的CdTe薄膜可以提供更好的热稳定性，因为其较大的吸热量可以减小热量传导到基底的速率。

此外，较厚的CdTe薄膜还可以减少由于晶格不完整导致的缺陷密度，提高太阳能电池的长期稳定性。

最后，高压沉积技术制备的CdTe薄膜太阳能电池的热稳定性研究还需要进一步深入。

目前的研究主要集中在高温下的热稳定性，而在高湿环境下的热稳定性研究仍相对较少。

CdTe薄膜太阳能电池在湿度较高的情况下容易受到潮气的侵蚀，导致器件性能的下降。

CdTe蹄化镉薄膜光伏电池技术研究

CdTe蹄化镉薄膜光伏电池技术研究CdTe薄膜光伏电池是一种普遍应用的太阳能电池技术，其具有成本低、高效率、长寿命等优点，因此在工业和家庭中大量使用。

本文主要研究CdTe薄膜光伏电池的技术，包括其工作原理、性能、制备及应用等方面。

1. 工作原理CdTe薄膜光伏电池采用的是单晶硅及多晶硅等不同材料的薄膜太阳能电池技术相似。

其基本原理是太阳能电池将太阳光辐射能转换为直流电能，实现可再生绿色能源的转换。

CdTe薄膜光伏电池由CdS和CdTe两层薄膜材料堆叠组成，其中CdTe层为光吸收层，而CdS 为电子传输层。

当太阳光照射到CdTe薄膜表面，其电子就会受激发，从而被输送至CdS层，并通过外部电路返回到CdTe层，从而产生电流。

CdTe薄膜光伏电池的开路电压、短路电流、填充因子等性能与其结构和制备工艺密切相关。

2. 性能CdTe薄膜光伏电池具有如下几个特点：（1）高效率：CdTe薄膜光伏电池具有高效率，其有记录数据为22.1%。

这提供了实现低成本、高效率太阳能电池的可能性。

（2）长寿命：CdTe薄膜光伏电池不仅效率高，而且具有较长的使用寿命。

经过实验室和实际使用的测试，其使用寿命可达到30年以上。

（3）成本低：CdTe薄膜光伏电池的制备成本相对较低，与硅太阳能电池相比，其材料和制备工艺都比较简单。

（4）环保：CdTe薄膜光伏电池的生产不会产生二氧化碳或其他有害废物，因此具有较高的环保性能。

3. 制备（1）基底制备：在透明导电氧化物基底上生长一层ZnO.（2）CdS溶液制备：在ZnO上涂布一层CdS溶液，并放置在真空干燥箱中干燥。

（3）CdTe蒸发制备：通过热蒸发法在CdS表面蒸发CdTe薄膜，并在真空干燥箱中进行后续处理。

（4）电极制备：在CdS/CdTe薄膜上制备电极，用于电流的输送。

（5）封装：将CdTe薄膜光伏电池放置于玻璃管中，注入粘合剂并封口，以保护电池，并使用导电纤维线将电池连接到外部。

4. 应用CdTe薄膜光伏电池广泛应用于工业和家庭，如工厂屋顶、集装箱、灌区和电网配电站中。

不同沉积条件下ZnTe与ZnTe:Cu复合背接触层对CdTe太阳电池性能的影响

不同沉积条件下ZnTe与ZnTe：Cu复合背接触层对CdTe太阳电池性能的影响钟永强;郑家贵;冯良桓;王文武;贺剑雄【期刊名称】《计量与测试技术》【年(卷),期】2011(038)002【摘要】制备高效的CdTe太阳电池,改善电池的背接触特性是一关键技术.背接触层中掺Cu能够得到性能良好的电池,但Cu在CdTe中进一步扩散,会形成缺陷,造成CdTe太阳电池性能不稳定.因此,有必要系统研究Cu原子在薄膜中的存在状态,进而有效控制Cu的浓度;另一方面,要获得良好的背接触层,必须制备出结构致密的ZnTe与五ZnTe:Cu多晶薄膜.研究了衬底温度及沉积速率的变化对ZnTe:Cu薄膜质量及电池性能的影响.在常温下沉积ZnTe后,提高衬底温度沉积ZnTe:Cu对太阳能电池的影响明显,得到了转化效率达10.28%的电池.【总页数】3页(P30-32)【作者】钟永强;郑家贵;冯良桓;王文武;贺剑雄【作者单位】国家光伏产品质量监督检测中心(筹),四川成都610200;四川大学太阳能研究所,四川成都610064;四川大学太阳能研究所,四川成都610064;四川大学太阳能研究所,四川成都610064;四川大学太阳能研究所,四川成都610064【正文语种】中文【相关文献】1.The properties of CdTe solar cells with ZnTe/ZnTe: Cu buffer layers [J], Song Huijin;Zheng Jiagui;Feng Lianghuan;Yan Qiang;Lei Zhi;Wu Lili;Zhang Jingquan;Li Wei;Li Bing2.复合背接触层与背电极的匹配对CdTe太阳电池性能的影响 [J], 鄢强;冯良桓;宋慧瑾;郑家贵;武莉莉;张静全;黎兵;李卫;雷智3.ZnTe插层对CdS/CdTe光伏器件性能的影响 [J], 宋慧瑾;鄢强;郑家贵;冯良桓;武莉莉;张静全;蔡伟;蔡亚平;李卫;黎兵4.具有复合背接触层的CdTe多晶薄膜太阳电池(英文) [J], 覃文治;郑家贵;李卫;蔡伟;冯良桓;蔡亚平;黎兵;张静全;武莉莉;夏庚培5.用于太阳电池的p-ZnTe/n-CdTe异质结的研究 [J], 吴平;康琳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铜酞菁与富勒烯共混层对柔性薄膜太阳电池光伏性能的影响

铜酞菁与富勒烯共混层对柔性薄膜太阳电池光伏性能的影响梁氏秋水;陈振兴;朱宏伟;盛勇;胡豫【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2009(040)007【摘要】在柔性PET-ITO衬底上制备了结构为ITO/CuPc/CuPc:C60/C60/Al的柔性薄膜太阳电池.结果发现,共混层的嵌入,可增大给体/受体界面,提高激子扩散效率,从而提高器件光电转换效率.当共混层CuPc与C60>的摩尔比为1 : 2时,光吸收效率较高,且共混层颗粒均匀分散,光电转换效率达0.63%.【总页数】3页(P1140-1142)【作者】梁氏秋水;陈振兴;朱宏伟;盛勇;胡豫【作者单位】中山大学化学与化学工程学院,广东广州510275;中山大学化学与化学工程学院,广东广州510275;中山大学化学与化学工程学院,广东广州510275;中山大学化学与化学工程学院,广东广州510275;中山大学化学与化学工程学院,广东广州510275【正文语种】中文【中图分类】TM914.42【相关文献】1.柔性CZTSSe薄膜太阳电池的制备及扩散阻挡层对其性能影响的研究 [J], 刘仪柯;罗勋;蒋良兴;刘芳洋;秦勤2.双添加剂处理电子传输层富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C61丁酸甲酯对钙钛矿太阳能电池性能的影响 [J], 刘毅;徐征;赵谡玲;乔泊;李杨;秦梓伦;朱友勤3.苝二酰亚胺:有机膦盐基双组份共混电子传输层及其开路电压接近1.0V的非富勒烯聚合物太阳电池 [J], GUPTA Monika;闫东;沈福刚;徐建中;詹传郎4.柔性高导热石墨烯/富勒烯复合薄膜的制备及性能表征 [J], 司马林;王鹤峰;李永锋;王昊5.具有可调紫外滤光性能的富勒烯胺/壳聚糖共混膜的研究 [J], 于朝阳;方鹏飞;陈远荫因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

毕业论文-CdTe薄膜光伏电站系统效率研究

摘要CdTe薄膜光伏组件的标称参数测试是在标准测试条件（STC），即大气质量AM=1.5，系统温度为25℃，辐照度为1000W/m2下测得的。

然而由于CdTe薄膜光伏组件受到环境因素的影响，在运行时，其输出特性与标准输出特性参数有较大差异。

本文的主要工作是通过测试不同辐照度、温度条件下户外光伏组件输出特性参数，建立符合CdTe薄膜光伏组件短路电流、开路电压以及最大功率的标准-非标准条件转换模型。

首先，通过对于CdTe薄膜光伏组件的户外I-V测试，获取不同辐照度、温度下的短路电流、开路电压、最大功率等特征参数。

其次，本文通过传统太阳能光伏组件的二极管的等效电路模型，推导了温度、辐照度对于组件特性参数的关系式，计算出组件的电流、电压、功率温度系数，建立短路电流、开路电压以及最大功率的标准-非标准转换模型。

最后，将实测数据代入推导的模型进行验证，检验了模型的准确性及可靠性。

并且测试了组件的发电效率，分析了不同环境对发电效率的影响。

通过对CdTe 薄膜太阳电池在户外条件下的性能进行系统研究，探讨测试和评估CdTe薄膜光伏电站系统效率的方法，为电站优化设计奠定基础。

关键词：CdTe薄膜光伏组件；温度系数；转换模型IABSTRACTStandard output characteristics of CdTe film solar modules were tested at standard test conditions (STC), ie AM = 1.5, operating temperature at 25 °C, irradiance at 1000 W/m2. However, due to the influence of environmental factors, the output characteristics of CdTe thin film solar modules are quite different from those at standard test. The main work of this paper is to establish a model of transformation from non-standard condition to standard condition for short circuit current, open circuit voltage and maximum power of CdTe thin film solar modules by testing the characteristic parameters of outdoor PV modules at different irradiance and temperature conditions. Firstly, we proceeded the outdoor I-V test of CdTe film solar modules and obtained the characteristic parameters such as short-circuit current, open circuit voltage and maximum power under different irradiance and temperature. Secondly, according to analyzed the equivalent circuit model of the diode of the traditional solar module, we deduced the relationship between the temperature and the irradiance of the component characteristic parameters, and also calculated the current, voltage and power temperature coefficients of the components, short circuit current, open circuit voltage and m aximum power’s standard - nonstandard conversion model. Finally, the measured results verified the accuracy and reliability of the model. And the generating efficiency of the solar modules is also tested, and the influence factors of different environment on the performance ratio are analyzed. Basing on the systematic study of the performance of CdTe film solar modules under outdoor conditions, we discussed the method of testing and evaluating the efficiency of CdTe thin film photovoltaic power plant system, which lays the foundation for optimal design of power plant.KEY WORDS: CdTe thin film PV modules; Temperature coefficients; Conversion modelII目录1 绪论 (1)1.1 太阳电池的发展 (1)1.2 本论文的主要工作内容 (3)1.2.1 选题背景 (3)1.2.2 研究内容及意义 (4)2 CdTe薄膜太阳电池 (6)2.1 CdTe薄膜太阳电池物理性质 (6)2.2 CdTe薄膜太阳电池特点 (7)2.3 CdTe薄膜太阳电池工作原理 (7)2.4 CdTe太阳电池特性参数 (9)2.4.1 标准条件（STC） (9)2.4.2 等效电路模型 (9)2.4.3 伏安特性曲线 (9)2.4.4 短路电流 (9)2.4.5 开路电压 (10)2.4.6 最大功率点 (10)2.4.7 填充因子 (10)2.4.8 转换效率 (11)2.4.9 PR (11)3 CdTe薄膜太阳电池及组件生产工艺 (12)3.1 CdTe薄膜太阳电池结构特点及制备工艺 (12)3.1.1 玻璃基板 (12)3.1.2 TCO (12)3.1.3 CdS (12)3.1.4 CdTe (13)3.1.5 背接触层 (15)3.2 CdTe光伏组件工艺流程 (16)4 CdTe光伏组件户外场测试 (18)4.1 实验平台的搭建 (18)4.1.1 CdTe光伏组件 (18)4.1.2 辐射仪及PV200 (19)4.1.3 并网逆变器 (19)III4.1.4 辐照计 (19)4.1.5 太阳能模拟器 (20)4.2 光伏组件电特性的研究 (20)4.2.1 太阳能模拟器测试 (20)4.2.2 IV测试 (21)4.2.3 连接逆变器并网测试 (22)5 CdTe光伏组件温度系数的计算模型 (24)5.1 短路电流 (24)5.2 开路电压 (26)5.3 最大功率 (28)6 CdTe光伏组件标准-非标准条件转换模型 (30)6.1 短路电流 (30)6.2 开路电压 (31)6.3 最大功率 (31)7 结论与展望 (33)参考文献 (34)附录 (36)致谢 (51)IV1 绪论1.1太阳电池的发展随着全球工业化进程的加快，人们对于能源的需求日益增加，而化石燃料作为传统的能源，已经在日益匮乏，且排放出的工业废气正严重地污染着我们生活的环境。

背接触晶硅异质结电池

背接触晶硅异质结电池是一种太阳能电池结构，具有高效转换太阳能为电能的特点。

它采用了背接触结构，即将电极接触面置于硅片的背面，与传统的正面接触结构相比，可以有效减少电极面积遮挡和电荷复合，提高电池的光电转换效率。

背接触晶硅异质结电池通常由以下几个主要部分组成：
1.替代背面：背接触电池在硅片的背面添加了一层透明或部分透明的材料，用于作为替代电极，传导电流，并提供反射光线回到硅片中。

2.硅异质结：在替代背面材料和硅片之间形成异质结，常见的材料有多晶硅、单晶硅、铁电体等，通过优化材料选择和界面结构，可以提高光生载流子的采集效率。

3.正面电极：与背面接触相对的是正面电极，通常是光透明的导电材料，如氧化铟锡(ITO)或导电聚合物，它能够允许光线通过并收集从背面传导过来的电流。

通过这样的结构设计，背接触晶硅异质结电池能够减少电极在阳光照射下的遮挡面积，提高电池的光电转换效率，并且在光照不均匀的情况下仍然能够保持较高的效率。

此外，该结构还具有较低的电阻损耗和更好的电流收集特性。

背接触晶硅异质结电池是一种相对新颖的太阳能电池结构，目前仍在研究和开发中，以探索更高效、更经济的太阳能转换技术。