CdTe薄膜太阳能电池
碲化镉薄膜技术
碲化镉薄膜技术一、前言碲化镉（CdTe）是一种广泛应用于太阳能电池领域的半导体材料，其优异的光电性能使得它成为了高效、低成本的太阳能电池材料之一。
而碲化镉薄膜技术则是制备高效太阳能电池的关键步骤之一。
二、碲化镉薄膜制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法（CVD）是制备碲化镉薄膜的主要方法之一。
该方法利用气相反应在基底表面上生长出具有良好结晶性和较高质量的碲化镉薄膜。
在CVD过程中，通常采用氢气和甲基铟作为反应气体，将其通过加热后喷洒到基底表面上，形成CdTe晶体生长。
2. 溅射法溅射法是另一种常用的制备碲化镉薄膜的方法。
该方法利用离子束轰击靶材，将靶材中的CdTe原子释放出来并沉积在基底表面上。
溅射法可以控制CdTe薄膜的成分和结构，从而得到高质量的CdTe薄膜。
3. 其他方法除了CVD和溅射法之外，还有其他一些制备碲化镉薄膜的方法，如热汽相沉积法、电化学沉积法等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需要选择合适的方法。
三、碲化镉薄膜制备过程中的关键参数1. 温度在制备碲化镉薄膜时，温度是一个非常重要的参数。
温度过高会导致CdTe晶体生长速率过快，而温度过低则会影响CdTe晶体生长质量。
因此，在选择制备方法时需要考虑到适当的反应温度范围。
2. 压力在CVD和溅射法中，压力是一个重要参数。
压力过高会导致反应气体浓度不均匀，从而影响CdTe晶体生长质量。
因此，在制备过程中需要控制好反应气体压力。
3. 反应气体浓度在CVD中，反应气体浓度对于CdTe晶体生长速率及其质量都有很大影响。
因此，在制备过程中需要精确控制反应气体浓度。
4. 基底表面处理在制备碲化镉薄膜时，基底表面的处理也是非常重要的。
基底表面的不平整和杂质会影响CdTe晶体生长质量。
因此，在制备前需要对基底进行适当的清洗和处理。
四、碲化镉薄膜在太阳能电池中的应用碲化镉薄膜是太阳能电池中最重要的组成部分之一。
由于其优异的光电性能，碲化镉薄膜可以转换太阳光能为电能，并且具有高效、低成本等优点。
CdTE碲化镉薄膜太阳能电池
各结构功能 CdS窗口层
n 型半导体，与 p 型 Cd Te 组成 p-n 结。Cd S 的吸收边大约是 521nm，可见 几乎所有的可见光都可以透过。因此 Cd S 薄膜常用于薄膜太阳能电池中的窗口 层。Cd S 可以由多种方法制备，如化学水浴沉积(Chemical Bath Deposition)、 近空间升华法(Close Spaced Sublimation)和蒸发(Evaporation)等。
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03. 优势与缺陷
优势
碲化镉薄膜太阳能电池在工业规模 上成本大大优于晶体硅和其他材料 的太阳能电池技术，生产成本仅为 0.87美元/W。
其次它和太阳的光谱最一致，可吸 收95%以上的阳光。
工艺相对简单，标准工艺，低能耗， 无污染，生命周期结束后，可回收， 强弱光均可发电，温度越高表现越 好。
➢同时，First Solar还计划在美国本土和亚洲分別建设 一 个100MW的工厂。 ➢鉴于碲化镉薄膜太阳能电池的发展前景，日本计划再 启动碲化镉薄膜太阳能电池的工业化生产技术研究，意 大利和德国也在进行类似的工作。 ➢国内四川大学的碲化镉薄膜太阳能电池工业化生产技 术研究进展顺利，将推动我国碲化镉薄膜太阳能电池的 规模生产。
CdTe薄膜太阳能电池
原理及结构
研究进展
优势与缺陷
发展进程
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01. 原理及结构
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太阳能光电池原理
p-n 结中由于多数载流子的扩散形成空间电 荷区，同时形成内建电场，导致多数载流子 反向飘移。当这一过程达到平衡，扩散电流 和飘移电流相等。当有光照射 p-n 结（且光 子能量大于p-n 结的禁带宽度），吸收层的 电子跃迁到导带，同时在价带中产生空穴。 p-n 结附近会产生电子-空穴对。产生的非平 衡载流子由于内建电场作用将向空间电荷区 两端漂移从而产生光生电势。将 p-n 结与外 电路导通，电路中会出现电流。
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薄膜太阳能电池结构分析
CdTe薄膜太阳能电池结构分析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。
标签：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。
但是由于这种材料成本比较低，人们还是希望最终能在CdTe薄膜太阳能电池得到更稳定的AZO薄膜。
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。
碲镉汞薄膜
碲镉汞薄膜碲镉汞（CdTe）薄膜是一种半导体材料，具有广泛的应用领域，尤其在太阳能电池领域表现出了巨大的潜力。
本文将介绍碲镉汞薄膜的制备方法、性质以及在太阳能电池中的应用。
一、碲镉汞薄膜的制备方法碲镉汞薄膜可以通过多种方法进行制备，其中最常用的方法是物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。
1. 物理气相沉积（PVD）：物理气相沉积是一种将源材料直接转化为薄膜的方法。
在碲镉汞薄膜的制备中，常用的物理气相沉积方法包括热蒸发法和分子束外延（MBE）法。
热蒸发法是将碲镉汞源材料加热到高温，使其蒸发并在衬底表面沉积形成薄膜。
分子束外延法则是通过使用高能束流在衬底表面上逐层生长碲镉汞薄膜。
2. 化学气相沉积（CVD）：化学气相沉积是一种利用化学反应在衬底表面上形成薄膜的方法。
碲镉汞薄膜的化学气相沉积通常采用气相前驱体，如碲气（TeH4）、镉气（CdH2）和汞气（Hg）等。
这些气相前驱体在高温下分解并反应，生成碲镉汞薄膜。
二、碲镉汞薄膜的性质碲镉汞薄膜具有许多优异的性质，使其成为太阳能电池等应用领域的理想材料之一。
1. 光吸收性能：碲镉汞薄膜在可见光和近红外光谱范围内具有较高的吸收系数，能够有效地吸收太阳光，并将其转化为电能。
2. 直接能隙：碲镉汞薄膜具有适中的直接能隙，约为1.5电子伏特（eV），使其能够吸收大部分太阳光谱范围内的能量。
3. 载流子迁移率：碲镉汞薄膜中的电子和空穴具有较高的迁移率，有利于电荷的输运和收集，提高太阳能电池的效率。
4. 稳定性：碲镉汞薄膜在长时间的照射和高温环境下表现出良好的稳定性，能够保持其光电性能的稳定。
三、碲镉汞薄膜在太阳能电池中的应用碲镉汞薄膜由于其优异的光电性能，已成为太阳能电池领域的重要材料之一。
1. 薄膜太阳能电池：碲镉汞薄膜可以用作薄膜太阳能电池的吸收层材料。
在碲镉汞薄膜太阳能电池中，碲镉汞薄膜作为光电转换层，吸收太阳光并将其转化为电能。
碲镉汞薄膜太阳能电池具有较高的效率和较低的制造成本，因此在商业应用中得到广泛采用。
2024年碲化镉薄膜太阳能电池市场规模分析
2024年碲化镉薄膜太阳能电池市场规模分析引言碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池是一种基于可培训材料制成的柔性太阳能电池，具有高效率、低成本和较短的能量回收期等优点。
随着可再生能源市场的发展和对清洁能源需求的增长，碲化镉薄膜太阳能电池市场正逐渐扩大。
在本文中，我们将对碲化镉薄膜太阳能电池市场规模进行分析。
市场规模目前，碲化镉薄膜太阳能电池市场正处于快速增长阶段。
根据市场研究数据，2019年全球碲化镉薄膜太阳能电池市场规模约为X亿美元，预计到2025年将达到X 亿美元。
市场驱动因素碲化镉薄膜太阳能电池市场的增长主要受到以下几个因素的推动：1. 可再生能源政策支持许多国家和地区正在鼓励可再生能源的发展，通过制定政策和法规来推动太阳能发电的采用，这为碲化镉薄膜太阳能电池市场带来了机会。
2. 低成本和高效率相比于传统硅基太阳能电池，碲化镉薄膜太阳能电池具有更低的成本和更高的效率。
这使得碲化镉薄膜太阳能电池在可再生能源市场中更具竞争力。
3. 技术进步和创新随着碲化镉薄膜太阳能电池技术的不断改进，其效率不断提高，生产成本也在不断降低。
这促使更多的厂商和投资者关注和投资碲化镉薄膜太阳能电池市场。
4. 环境意识增强人们对环境问题的关注度不断增加，对清洁能源的需求也在增长，这进一步推动了碲化镉薄膜太阳能电池市场的发展。
市场前景未来几年，碲化镉薄膜太阳能电池市场有望继续保持快速增长。
以下是市场前景的几个方面：1. 新兴市场潜力发展中国家和新兴市场对清洁能源的需求正在迅速增长，这为碲化镉薄膜太阳能电池市场提供了巨大的商机。
2. 技术进步和创新随着碲化镉薄膜太阳能电池技术的不断进步和创新，其效率将进一步提高，生产成本将进一步降低，这将进一步推动市场增长。
3. 政策和法规支持越来越多的国家和地区将可再生能源作为重要的能源替代品，在政策和法规方面提供更多的支持和鼓励，这将加速碲化镉薄膜太阳能电池市场的发展。
结论碲化镉薄膜太阳能电池市场正处于快速增长的阶段，未来几年有望继续保持增长势头。
CdTe太阳电池简介
2、CdTe太阳电池的材料特性
CdTe属于II-VI族化合物 半导体材料。
2、CdTe太阳电池的材料特性 CdTe材料的晶体结构属于闪锌矿型晶格结构，具有II-VI 族化合物中最高的平均原子数，最低的熔点，最大的晶格 常数和最大的离子性，熔点1365K。
小结
镉是银白色有光泽的金属，原子序数48。
2、CdTe太阳电池的材料特性
镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，日本 因镉中毒曾出现“疼痛病”
镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄
斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内 吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。 还可导致骨质疏松和软化。
高光子吸收率转换效率高：CdTe薄膜太阳电池的理论光电转换
效率为( 28% )。 电池性能稳定： Cd与Te的结合能高达5.75eV，比太阳所有的 光谱都高，其键不会被破坏。 电池结构简单，制造成本低，工艺成熟，容易实现模组化。
1977年，p-CdTe/ITO电池效率10.5% 1987年， p-CdTe/ITO电池效率13.4%
1、CdTe太阳电池的发展历程
我国CdTe电池的研究工作开始于80年代初。
北太所（79年成立）——电沉积技术，1983年效率5.8%。 90年代后期四川大学——近空间升华，“ 十五 ”期间，列 入国家“ 863”重点项目，并要求建立0.5兆瓦/年的中试生产
1、CdTe太阳电池的发展历程
异质结CdTe发展：
1969年，开始研究 1970年，N型CdTe长上P型Cu2Te上薄膜电池（n-CdTe/p-Cu2Te）效率 >7%(稳定性不好) P型CdTe晶片上生长氧化物（In2O3:Sn(ITO), ZnO, SnO2）薄膜电池也受
碲化镉薄膜太阳能介绍
碲化镉薄膜太阳能介绍引言随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重，人们对可再生能源的需求越来越迫切。
太阳能作为最常见的一种可再生能源，具有广泛的应用前景。
在太阳能应用中，碲化镉薄膜太阳能因其高效率、低成本和便捷的制备工艺而备受关注。
本文将介绍碲化镉薄膜太阳能的原理、制备方法和其应用前景。
一、碲化镉薄膜太阳能的原理碲化镉薄膜太阳能是利用碲化镉（CdTe）薄膜的光电特性转化光能为电能的技术。
CdTe是一种半导体材料，具有较高的光电转换效率和较低的制备成本，因此在太阳能应用中得到了广泛研究和应用。
CdTe薄膜太阳能电池的工作原理如下：光线穿过透明导电玻璃面板进入到CdTe薄膜层，碰到CdTe薄膜时，光子被吸收并产生电子空穴对。
电子空穴对被电场分离，使电子向一侧流动，空穴向另一侧流动，形成电流。
此时，阳光中的光能就被转化为了电能。
由于CdTe具有较大的光吸收系数和直接带隙，能够高效地吸收不同波长的光线，所以CdTe薄膜太阳能电池在光电转换效率上具有较大的优势。
二、碲化镉薄膜太阳能的制备方法碲化镉薄膜太阳能的制备方法一般分为物理蒸发法和化学溶液法。
物理蒸发法是通过热蒸发技术将CdTe材料蒸发到基底上，形成薄膜。
该方法制备简单，但成本较高。
化学溶液法通过将CdTe溶液沉积到基底上，在经过热处理后生成薄膜。
这种方法具有成本低、工艺简单、易于批量生产等优点，因此在工业化生产中被广泛应用。
三、碲化镉薄膜太阳能的应用前景碲化镉薄膜太阳能具有许多优点，包括高效率、低成本、适应性强等，因此在太阳能应用中有着广阔的前景。
首先，碲化镉薄膜太阳能电池的光电转换效率高。
由于CdTe的直接带隙和高光吸收系数，使得其太阳能电池的光电转换效率可以达到较高水平。
其次，碲化镉薄膜太阳能的制备成本相对较低。
与其他太阳能电池相比，CdTe的制备工艺简单，成本相对较低，更适合大规模生产。
此外，碲化镉薄膜太阳能在柔性太阳能领域有着广泛的应用前景。
由于其薄膜结构，碲化镉薄膜太阳能电池可以灵活地应用在各种复杂形状的基底上，如建筑物外墙、车顶等，可以充分利用光能资源。
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薄膜太阳能电池是一种广泛应用的光伏电池技术，它具有较高的效率、较低的成本和良好的稳定性。
CdTe薄膜太阳能电池利用铟掺杂碲化镉（CdTe）薄膜作为光吸收材料，将太阳能转化为电能。
本文将对CdTe薄膜太阳能电池技术进行深入研究，探讨其原理、优势以及未来发展方向。
一、CdTe薄膜太阳能电池原理CdTe薄膜太阳能电池的工作原理是将太阳能光子在CdTe薄膜中被吸收，光子的能量激发了CdTe中的电子，形成电子-空穴对。
电子随后被输运到电极上，产生电流，从而实现太阳能的转换。
CdTe薄膜太阳能电池的关键材料是CdTe薄膜，它具有较高的光吸收系数，可以在较薄的厚度内吸收较多的太阳能光子。
这使得CdTe薄膜太阳能电池不仅具有较高的光电转换效率，还可以大大降低材料成本。
1. 高效率：CdTe薄膜太阳能电池的光电转换效率较高，可以达到20%以上，甚至可以接近单结晶硅太阳能电池的效率。
这使得CdTe薄膜太阳能电池成为目前市场上最具竞争力的光伏电池技术之一。
2. 低成本：由于CdTe薄膜太阳能电池的制备过程简单，材料成本低廉，加之其高效率，使得CdTe薄膜太阳能电池的总成本较低，具有较强的市场竞争力。
3. 环境友好：与硅基太阳能电池相比，CdTe薄膜太阳能电池的生产过程中不需要使用大量的稀土和有毒金属，不会产生环境污染，符合可持续发展理念。
4. 稳定性好：CdTe薄膜太阳能电池在高温和高湿环境下仍然能够保持良好的性能，具有较好的稳定性和耐久性。
目前，CdTe薄膜太阳能电池技术已经取得了很大的进展，多家公司和研究机构都在进行CdTe薄膜太阳能电池的研究与开发。
美国First Solar公司是CdTe薄膜太阳能电池领域的龙头企业，其生产的CdTe薄膜太阳能电池在国际市场上占据了重要地位。
CdTe薄膜太阳能电池的研究重点还包括提高光电转换效率、降低材料成本、提高生产工艺、改善稳定性等方面。
碲化镉薄膜电池技术原理
碲化镉薄膜电池技术原理
碲化镉薄膜电池是一种光伏电池，其原理是利用碲化镉（CdTe）这种半导体材料的光电效应将太阳光直接转化为电能。
碲化镉薄膜电池的结构通常由以下几层组成：
1. 透明导电玻璃基底：用于支撑整个电池和透过太阳光。
2. 透明导电氧化物层：通常用掺杂锡的氧化锌（ZnO：Sn）薄膜，用于提供电场和电荷传输。
3. CdS窗层：由硫化镉（CdS）薄膜构成，用于吸收太阳光的较短波长，提供电子和空穴。
4. CdTe吸收层：由碲化镉（CdTe）薄膜构成，用于吸收太阳光的大部分能量，并将其转化为电子-空穴对。
5. 聚合物材料：用于提供电子的输运通道。
6. 金属背接触层：通常用锡-银（Sn-Ag）合金，用于收集电子并输送到外部电路。
工作原理如下：
1. 太阳光进入到电池中，穿过透明导电玻璃基底和透明导电氧化物层。
2. 入射光首先被CdS窗层吸收，并产生电子-空穴对。
3. 其中光生电子会在CdS/CdTe异质结区域中受到电场的作用而被加速，并进一步穿过碲化镉薄膜。
4. 电子最终通过聚合物材料和金属背接触层被收集，并通过外部电路流动，产生电流。
5. 同时，空穴则通过碲化镉薄膜中的导带和复合层逆向散射，最终被电场收集并通过背接触层流回至玻璃基底，形成开路电压。
6. 外部电路连接到电池的正负极，可以实现对电流和功率的提取。
通过上述过程，碲化镉薄膜电池能够将太阳光转化为电能，并具有较高的光电转换效率。
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。
CdTe薄膜太阳能电池
CdTe薄膜太阳能电池在光伏电池制造领域，提高光电转换效率和降低生产成本是永远的主题。
随着先进制造装备、革新材料、新器件结构的不断出现，电池的效率在迅速提升，成本也在急速下降。
美国的第一太阳能(First Solar)已经成了这个行业的领跑者，该公司2009年是世界上最大的太阳能电池制造商，2010年产量达到1.1GW。
这类电池的吸收层即CdTe薄膜的性能至关重要，其制备方法有近空间升华法、电沉积法、PVD、CVD、丝网印刷、溅射等，规模化生产应用比较成熟的技术是近空间升华法。
当然因为这种电池所用的关键材料为Te和Cd而备受业界质疑。
Te的储量有限，Cd是剧毒材料，二者形成化合物CdTe后是无毒的。
这类电池的生产企业主要有美国的First Solar、BPsolar、EPIR Tecieshnolog，德国的Antech公司、Siemens，日本的matsushita battery，中国四川的阿波罗、杭州的先进太阳能公司等。
由于制造技术主要集中在美国和德国，市场上没有专业的设备供应商，限制了其全球范围的大规模生产。
可见如果没有自主开发的核心技术，短时间内是很难成功实现CdTe薄膜电池的规模化生产。
不过，我们可以从美国第一太阳能公司的发展历程中学到些东西。
美国第一太阳能公司成立于1987年，最初生产非晶硅薄膜电池，1990年开始转移到CdTe电池，1992年制造出了第一个120cm×60cm的光伏组件，随后发布建立10MW的生产线，2004年年底产能达到了25MW。
其最早供应到市场的组件效率在6.2%～6.9%，面积约0.72m2。
研究其发展历程不难发现，其产品良品率在逐年上升，从2003年的70%到2007年的90%，预计到2015年将提升到95%。
同时，随着技术的进步，其每条生产线的产能已增加到60MW，效率提高到了11%，成本降低到了0.7美元/W左右。
预计到2013年产能将达到69MW/line，CdTe薄膜厚度减薄到1.8微米，效率达到11.7%，制造成本锐减到0.66美元/W，稀有元素Te的用量从2007年的260吨/GW将下降到120吨/GW。
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。
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薄膜太阳能电池(课堂PPT)
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1、TiO2 in solar cells helps in improving efficiency by stopping holes from going to TCO front contact . 2、TiO2 window layer helps in the separation of charge carriers and reduces the recombination rate.
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CdTe太阳能电池发展前景
◆ CdTe薄膜太阳能电池具有成本低，工艺制备简单，其吸收层与光谱最一致的优点， 是未来太阳能电池发展的方向
◆ First Solar公司是全球最大的CdTe太阳能电池生产商，该致力于CdTe太阳能电池 研究十余年，至2016年，该公司总装机量达6GW,预计2016年年装机量达2GW， 占到全球太阳能电池装机量的3%。一个中型的水电站的年发电量是100MW， 该公司一年的装机量等于建20个中型水电站。
一般在不超过500nm
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CdTe吸收层
1、CdTe能隙值为1.45eV,位于理想的太阳能电池的能隙之 间，且具有很高的吸光系数，是非常理想的光伏材料
2、CdTe层的厚度一般在2-8μm.
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背接触层和背电极
降低CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，是金属电 极与CdTe形成欧姆接触
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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。
2023年镉碲薄膜电池行业市场需求分析
2023年镉碲薄膜电池行业市场需求分析一、行业背景镉碲薄膜电池是一种太阳能电池，又称为CdTe太阳能电池，具有高效率、长寿命、成本低等特点。
其基本结构是在导电玻璃/透明导电膜上沉积CdTe薄膜，并在CdTe 表面沉积一层使其电学特性良好的透明电极。
二、市场现状自1972年，CdTe太阳能电池即被提出以来，CdTe太阳能电池技术已持续发展。
目前，美国和德国的CdTe太阳能电池技术比较成熟，已经实现了工业化生产。
而国内的CdTe太阳能电池研究起步较晚，技术上尚处在探索阶段。
三、市场需求分析1. 面临严重的环境问题随着全球经济和人口的迅速增长，环境问题日益严重。
在此背景下，太阳能光伏作为一种绿色能源，逐渐成为改善环境的重要手段。
因此，CdTe太阳能电池这种高效率、长寿命、成本低的太阳能电池备受欢迎。
2. 国家政策的支持随着国家环保政策的不断加强，太阳能光伏产业的发展受到了政府的高度重视。
国家对CdTe太阳能电池的研发和推广投入了巨大的资金，这将推动CdTe太阳能电池的快速发展。
3. 市场潜力巨大与传统的硅基太阳能电池相比，CdTe太阳能电池成本更低，效率更高，适用于大规模生产，市场潜力巨大。
尤其是在自然光照较弱、能源需求较大的地区，CdTe太阳能电池的应用前景广阔。
4. 技术创新带来机会随着电子技术和材料技术的不断进步，CdTe太阳能电池的效率也在不断提高。
在此背景下，CdTe太阳能电池的市场需求将会继续增长，而技术创新也将为CdTe太阳能电池的发展提供更多的机遇。
四、市场前景展望随着全球环境问题和能源需求的日益紧迫，CdTe太阳能电池作为一种绿色能源，其应用前景十分广阔。
可以预见的是，在国家政策的支持和技术创新的推动下，CdTe 太阳能电池的市场需求将会持续增长，并将迎来蓬勃发展的美好前景。
CdTe薄膜太阳能电池
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CdTe太阳能电池发展前景
◆ CdTe薄膜太阳能电池具有成本低，工艺制备简单，其吸收层与光谱最一致的优点， 是未来太阳能电池发展的方向
◆ First Solar公司是全球最大的CdTe太阳能电池生产商，该致力于CdTe太阳能电池 研究十余年，至2016年，该公司总装机量达6GW,预计2016年年装机量达2GW， 占到全球太阳能电池装机量的3%。一个中型的水电站的年发电量是100MW， 该公司一年的装机量等于建20个中型水电站。
Performance improvement of solution-processed CdS/CdTe solar cells with a thin compact TiO2 buffer layer
Question
In order to reduce the light absorption loss in CdS, the CdS thickness is usually less than 500 nm. However, pinholes in CdS and non-conformal coverage of CdS on transparent conducting oxide layer will cause shunting thus leading to device performance degradation and failure.
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各种金属的价格（元/吨）
4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000
500000 0 Sn Sb Zn In Al Cu Ag
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Hale Waihona Puke CdS窗口层1、CdS的能隙一般在2.4eV，几乎所有的可见光都能透过。 2、CdS层与CdTe层形成p-n结。 3、为了使太阳能电池获得更高的效率，CdS层要尽量的薄，
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CdTe太阳能电池的结构类型
光光 背电极
聚酰亚胺衬底
光光 结构
背电极 金属衬底
结构
由于Substrate型太阳能电池CdS/CdTe的界面品质较差，欧姆接触性差， 所以转化效率较低，一般不常用。
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CdTe太阳能电池结构图
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各种金属的价格（元/吨）
4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000
500000 0 Sn Sb Zn In Al Cu Ag
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CdS窗口层
1、CdS的能隙一般在2.4eV，几乎所有的可见光都能透过。 2、CdS层与CdTe层形成p-n结。 3、为了使太阳能电池获得更高的效率，CdS层要尽量的薄，
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1、TiO2 in solar cells helps in improving efficiency by stopping holes from going to TCO front contact . 2、TiO2 window layer helps in the separation of charge carriers and reduces the recombination rate.
2 、TiO2 buffer layer helps to solve the short-circuiting problems caused by thinnon-uniform CdS. The addition of a compact TiO2 layer was also found to significantly improve device stability.
Performance improvement of solution-processed CdS/CdTe solar cells with a thin compact TiO2 buffer layer
Question
In order to reduce the light absorption loss in CdS, the CdS thickness is usually less than 500 nm. However, pinholes in CdS and non-conformal coverage of CdS on transparent conducting oxide layer will cause shunting thus leading to device performance degradation and failure.
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In order to identify the optimum thickness for TiO2, solar cell devices with 20-, 40-, 60-, 80- and 100-nm-thick
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Conclusions
1、By inserting a compact TiO2 layer with 20 nm thickness, device yield was improved to more than 80 % with a peak efficiency of 8.0 %.
一般在不超过500nm
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Байду номын сангаас
CdTe吸收层
1、CdTe能隙值为1.45eV,位于理想的太阳能电池的能隙之 间，且具有很高的吸光系数，是非常理想的光伏材料
2、CdTe层的厚度一般在2-8μm.
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背接触层和背电极
降低CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，是金属电 极与CdTe形成欧姆接触
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Solution
In order to alleviate this problem , a layer of TiO2 was inserted between the FTO and CdS as a buffer layer.
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Materials and methods
1、Substrate cleaning (the soda-lime glasses coated with 600nm FTO) 2、TiO2 was deposited using DC magnetron sputtering 3、 CdS chemical bath deposition 4、CdTe electrochemical deposition 5、CdCl2 treatment （the wafe in CdCl2 methanol solution at 60℃ for 20 min) 6、50nm Au dots were deposited by thermal evaporation as back contact .
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降低CdTe与金属 电极接触势垒
P型半导体
N型半导体 透明导电氧化层
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玻璃衬底
一般选用钙钠玻璃作为太阳能电池的衬底，主要起支 架、防止污染和太阳光入射的作用。
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TCO 透明导电氧化层
TCO(透明导电氧化物 薄膜）
ITO（掺Sn的In2O3)
AZO(掺Al的ZnO)
FTO(掺F的SnO2) ATO(掺Sb的SnO2)
CdTe薄膜太阳能电池
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一、CdTe薄膜太阳能电池原理 二、CdTe薄膜太阳能电池结构 三、TiO2作缓冲层文献分析 四、CdTe太阳能电池展望 五、参考文献
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CdTe太阳能电池的原理
光子的能量公式 E hλc
可见光的波长：380~760nm 能量：1.64~3.19eV
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CdTe的能隙值为1.45eV，是直接能隙。 TCO的能隙为3.2~4.3eV，是间接能隙。
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CdTe太阳能电池发展前景
◆ CdTe薄膜太阳能电池具有成本低，工艺制备简单，其吸收层与光谱最一致的优点， 是未来太阳能电池发展的方向
◆ First Solar公司是全球最大的CdTe太阳能电池生产商，该致力于CdTe太阳能电池 研究十余年，至2016年，该公司总装机量达6GW,预计2016年年装机量达2GW， 占到全球太阳能电池装机量的3%。一个中型的水电站的年发电量是100MW， 该公司一年的装机量等于建20个中型水电站。