CdTe太阳能电池
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。
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。
CdTe太阳能电池
用于CdTe／CdS薄膜太阳能电池的TCO必须具备下列的特性：
在波长400～860nm的可见光的透过率超过85％：低的电阻率，
大约2×10^-4Ωcm数量级；在后续高温沉积其它薄膜层时的 良好的热稳定性。
2.碲化镉太阳能电池原理
CdS窗口层
n型半导体，与P型CdTe组成p/n结。CdS的吸收边大约是521 nm，
2.碲化镉太阳能电池原理
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，使金属电极 与CdTe形成欧姆接触。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
工艺流程
近空间升华法
CdCl2处理
背接触层
关键技术
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
工艺流程
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
电沉积、化学浴沉积等低温沉积技术制备的薄膜致 密，晶粒细小。经过后处理，晶粒长大。 丝网印刷、近空间升华、元素气相化合等高温沉 积技术，制备的薄膜，晶粒尺寸在2～3 u m以上， 仍需在含氯化合物+氧气氛下进行后处理，才能制 备出较高转换效率的电池，可能的原因是氯不仅促 进了晶粒的长大，而在CdTe中作为受主杂质，钝化 了晶界缺陷。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
衬底加 热器
衬底 生长薄膜 CdTe源材料
源材料 加热器
近空间升华法是目前被用来生产高效率CdTe薄膜电池最主要 的方法------蒸发源是被置于一与衬底同面积的容器内，衬底与源材 料要尽量靠近放置，使得两者之间的温度差尽量小，从而使薄膜的 生长接近理想平衡状态。使用化学计量准确的源材料，也可以得到 化学计量准确的CdTe薄膜。一般衬底的温度可以控制在450～ 600℃之间，而高品质的薄膜可以在大约 1um/min 的速率沉积下得 到。
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。
太阳能电池
CdTe薄膜太阳能电池研究光伏发电技术可以大致分为晶硅电池技术和薄膜电池技术两大类。
目前已经进行产业化生产的薄膜电池主要有三种：非晶硅薄膜电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池。
其中，CdTe薄膜电池属于多元化合物薄膜电池，它的光电转化率明显高于非晶硅薄膜电池。
CdTe是直接能隙半导体，其能隙宽度与太阳光谱有很好的匹配，而且它的能隙较宽，在较高的环境温度下也能正常工作，具有很好的抗辐射性能。
此外，CdTe太阳能电池由多晶的薄膜所构成，制备工艺相对简单，因此，CdTe太阳能电书记池的应用前景非常广阔，尤其适合于高原及荒漠电站、外太空及深空间电源，以及用作聚光电池。
Te是一种稀散元素，地球上的储量大约只有14.9万吨，且独立矿物很少，大都伴生在铜、铅、金、银等矿物中，或以杂质状态赋存于其他硫化物矿。
Cd是重金属，有剧毒，主要危险是其尘埃通过呼吸系统造成对人类和其他动物的危害。
但有效地处理废弃和破损的CdTe太阳能电池组件，技术上很简单。
对破损的玻璃片上的Cd和Te除去并回收，对损坏和废弃的组件应进行妥善处理，对生产中拍放的废水、废物要进行符合环保标准的处理。
CdTe太阳能电池主要工艺流程如下：（1）CdS、CdTe薄膜的沉积。
制备这一薄膜的方法有很多种，包括近空间升华法、元素气相化合法、化学喷射法、电镀沉积法、丝网印刷法、金属有机物化学气相沉积、物理气相沉积、溅射法和分子束外延等。
其中近空间升华法是最常用的制备方法，采用简单的近空间升华法就能制备出均匀的、化学计量比可控的CdTe薄膜，而且转化率高。
1)近空间升华法。
将基板置于源上方距离不远处，通过源的升华和随后气体在基板上的沉积，制备出包含不同挥发性成份电子材料的晶体或是薄膜。
与其他工艺相比，近空间升华法具有较高的沉积速率。
2)元素气相化合法。
将气相Cd、Te2输运到热衬底上沉积生长CdTe，常用的运输气体是H2和He，膜的沉积速率取决于Cd、Te2的分压和衬底温度。
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薄膜太阳能电池
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。
－ － － － － － － － － －
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
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。
TCO 透明导电氧化层
ITO（掺Sn的In2O3)
TCO(透明导电氧化物 薄膜）
AZO(掺Al的ZnO)
Solution
In order to alleviate this problem , a layer of TiO2 was inserted between the FTO and CdS as a buffer layer.
Materials and methods
1、Substrate cleaning (the soda-lime glasses coated with 600nm FTO) 2、TiO2 was deposited using DC magnetron sputtering
reduces the recombination rate.
In order to identify the optimum thickness for TiO2, solar cell devices with 20-, 40-, 60-, 80- and 100-nm-thick
碲化镉太阳能电池的现状与发展
碲化镉太阳能电池的现状与发展1. 碲化镉太阳能电池是一种高效的光电转换装置，广泛应用于太阳能发电领域。
它采用碲化镉（CdTe）作为光吸收层，通过光电效应将光能转化为电能。
碲化镉太阳能电池具有较高的光电转换效率和较低的制造成本，因此备受关注。
2. 目前，碲化镉太阳能电池已经取得了显著的进展。
在光电转换效率方面，世界记录已经超过了22%。
这使得碲化镉太阳能电池成为市场上光电转换效率最高的薄膜太阳能电池之一。
此外，碲化镉太阳能电池还具有良好的低光照性能，使其在阴天和高温环境下的发电效率也比较高。
3. 虽然碲化镉太阳能电池具有较高的光电转换效率，但其在某些方面仍存在挑战。
首先，碲化镉是一种稀缺的材料，因此其供应可能受到限制。
其次，碲化镉太阳能电池的稳定性和寿命相对较短，需要进一步的改进和优化。
此外，碲化镉太阳能电池的制造过程对环境可能产生一定的影响，需要加强可持续性发展方面的研究。
4. 为了进一步推动碲化镉太阳能电池的发展，研究人员正在进行多方面的努力。
一方面，他们致力于提高碲化镉太阳能电池的光电转换效率，通过改进材料的结构和组成，优化电池的光吸收和电子传输过程。
另一方面，研究人员也在寻找替代稀缺材料，以减少对碲化镉的依赖性。
此外，还有研究人员致力于改善碲化镉太阳能电池的稳定性和寿命，以提高其商业化应用的可行性。
5. 碲化镉太阳能电池作为一种具有潜力的光电转换技术，已经在市场上得到了一定的应用。
特别是在大规模光伏发电场中，碲化镉太阳能电池的制造成本相对较低，且具有较高的发电效率和可靠性。
随着技术的不断进步和改进，碲化镉太阳能电池有望在未来成为太阳能发电行业的重要组成部分。
综上所述，碲化镉太阳能电池在光电转换效率、制造成本和可靠性方面具有较大优势。
虽然目前仍存在一些挑战，但通过持续的研究和创新，这一技术有望实现更高的效率和更广泛的应用。
CdTe太阳能电池解析
2.碲化镉太阳能电池原理
Ⅱ一Ⅵ族化合物 能隙为1．45eV 直接禁带半导体
CdTe
吸收系数～105/cm
CdTe多晶薄膜制备 技术较多，且简单 高效、稳定且相对
低成本
2.碲化镉太阳能电池原理
2.碲化镉太阳能电池原理
CdTe太阳能电池发电的原理是基于光伏效应，即由太阳光子与半导体相互作而 产生电势从而输出电流对外做功。 p/n结型太阳能电池的基本工作原理是：P型半导体和n型半导体结合在一 起形成p-n结，由于多数载流子的扩散形成空间电荷区，同时形成一个不断增 强的从n型到P型半导体的内建电场，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 结的禁带宽度时。吸收层的电子获得能量跃迁到导带，同时在价带中产生空穴。 在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。这一现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。
➢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。
参考文献
【l】冯垛生，张淼，赵慧，林珊．2009．太阳能发电技术与应用[M】，北京： 人民邮电出版社．
【2】杨德仁．2006．太阳电池材料【M】，北京：化学工业出版社． 【3】刘柏谦，洪慧，王立刚．2009．能源工程概论【M】，北京：化学工业出
CdTe太阳能电池
10cm*10cm小型碲化镉薄膜太阳能电池模组
碲化镉太阳能电池研究进展 碲化镉太阳能电池原理 碲化镉太阳能电池制作工艺 碲化镉太阳能电池成本估算 碲化镉太阳能电池优势与缺陷
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太阳能电池
BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY
5、发优展点前景
镉排放量
碲化镉薄膜太阳能电池在工业规模上成本
1
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%
2
以上的阳光。
工艺相对简单，标准工艺，低能耗，无污
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CdTe吸收层
它是电池的主体吸光层，它与n型的CdS窗口层形成的 p-n结是整个电池最核心的部分。多晶CdTe薄膜具有制 备太阳能电池的理想的禁带宽度(Eg=1．45 eV)和高的 光吸收率(大约104cm-1)。CdTe的光谱响应与太阳光谱 几乎相同。
Institute of Optoelectronic Technology
BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY
衬底加 热器
衬底
生长薄膜
CdTe源材料
源 加材 热料 器近空间升华法制各CdTe薄膜是一个相变过程，即 由气相到吸附相，然后到固相的过程。整个过程分 为升三温过个程物：理对过Cd程Te：源从升室温温过开程始、持续升被华加过热程到、升华沉温积度过。程
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三、工制艺备流程工艺
激光刻划 TCO薄膜
沉积CdS 薄膜
沉积CdTe 薄膜
含氯气氛 后处理
激光刻划半 导体薄膜
封装测试
激光刻划 背电极
沉积金属 背电极
后处理
图4 工艺流程图
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CdTe薄膜太阳能电池(课堂PPT)
16
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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碲化镉薄膜太阳电池
激光刻蚀 半 导体薄膜
封装测试
激光刻蚀 背电极
沉积金属 背电极
后处理
沉积背 接触层
点击添加标题
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若是由电池技术来分析，硅晶型（含单晶、多晶及锻状硅晶）仍然占有近83%之强， 其中多晶仍是市场的主流；薄膜技术产品在First Solar的独自努力下，也将整体产量 冲至近17%，其中CdTe更是拥有9%的市占新高，而近年较为热门的CIGS技术也有 很大的突破，由2008年的1%提升到1.7%的市占（
碲化镉薄膜太阳电池
碲化镉（Cadmium Telluride，CdTe）是属于ⅡⅥ族的化合物半导体，具有直接能带结构，其禁 带宽度为1.45eV，正好位于理想太阳电池的能隙 范围之间。此外，CdTe也具有很高的光吸收系数 5 105 / cm），仅仅2 m 厚的CdTe薄膜， （> 就足够吸收AM1.5条件下99％的太阳光。CdTe薄 膜太阳电池光电转换理论效率在29％左右，是一 种高效、稳定且相对低成本的薄膜太阳电池材料。
接触
晶界
CdTe 孔洞
CdS 高阻氧化物 TCO 玻璃superstrate 光
玻璃衬底
在玻璃衬底的选用上，使用耐高温（～600℃）的硼 硅玻璃作为衬底，光电转换效率可达16％，而使用不耐高 温但成本较低的钠钙玻璃做衬底也可达到12％的转换效率。 一般玻璃衬底的厚度约在2-4mm左右，它除了用来保 护太阳电池的活性层，使其不受外在环境的侵蚀外，也提 供了整个太阳电池的机械强度。在玻璃衬底的外层，有时 也会镀上一层抗反射膜来增加光线的吸收。
网孔间距 网线直径
感光乳胶 金属筛网 框架
硅片
丝网印刷法算是生产CdTe及CdS薄膜最简单的方法，它是将含 有Cd、Te、CdCl2及含有有机结合剂的金属膏，通过一印刷板而印 制到衬底上，再经过干燥过程去除有机溶剂后，接着加温到700℃ 左右做烧结反应，最后得到约10 20 m 的再结晶化的CdTe薄膜。
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2.碲化镉太阳能电池原理——结构
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
2.碲化镉太阳能电池原理 CdTe薄膜太阳能电池能带图
2.碲化镉太阳能电池原理
玻璃衬底
主要对电池起支架、防止污和入射太阳光的作用。
2.碲化镉太阳能电池原理
TCO层
透明导电氧化层。它主要的作用是透光和导电的作用。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
厚度均匀、晶粒大小适当、高效率、设备简单、 沉积速度高、Cd污染小、易于控制
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
衬底加 热器
衬底
生长薄膜
源材料 加热器
CdTe源材料
CdTe在高于450度时升华并分解，当它们沉积在较低温度的衬底上时，再化合形 成多晶薄膜。为了制取厚度均匀、化学组份均匀、晶粒尺寸均匀的薄膜，不希
2.碲化镉太阳能电池原理
CdTe吸收层
电池的主体吸光层，它与n型的CdS窗口层形成的p-n结是整个电 池最核心的部分。多晶CdTe薄膜具有制备太阳能电池的理想的 禁带宽度(Eg=1．45 eV)和高的光吸收率(大约10^4/cm)。CdTe 的光谱响应与太阳光谱几乎相同。
2.碲化镉太阳能电池原理
望 镉离子和碲离子直接蒸发到衬底上。因此，反应室要用保护性气体维持一定的
气 压。这样，源和衬底间的距离必须很小。 显然，保护气体的种类和气压、源的温度、衬底的温度等，是这种方法的最关
键 的制备条件。保护气体以惰性气体为佳，也可以用氮气和空气。其中，氦气最 好，被国外大多数研究组采用。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
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，使金属电极 与CdTe形成欧姆接触。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
工艺流程 近空间升华法 CdCl2处理 背接触层 关键技术
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
工艺流程
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
电沉积、化学浴沉积等低温沉积技术制备的薄膜致 密，晶粒细小。经过后处理，晶粒长大。 丝网印刷、近空间升华、元素气相化合等高温沉 积技术，制备的薄膜，晶粒尺寸在2～3 u m以上， 仍需在含氯化合物+氧气氛下进行后处理，才能制 备出较高转换效率的电池，可能的原因是氯不仅促 进了晶粒的长大，而在CdTe中作为受主杂质，钝化 了晶界缺陷。
衬底加 热器
衬底
源材料 加热器
生长薄膜 CdTe源材料
近空间升华法是目前被用来生产高效率CdTe薄膜电池最主要 的方法------蒸发源是被置于一与衬底同面积的容器内，衬底与源材 料要尽量靠近放置，使得两者之间的温度差尽量小，从而使薄膜的
生长接近理想平衡状态。使用化学计量准确的源材料，也可以得到 化学计量准确的CdTe薄膜。一般衬底的温度可以控制在450～ 600℃之间，而高品质的薄膜可以在大约 1um/min 的速率沉积下得 到。
效率
7%
存在问题 稳定性
1982年，Kodak实验室里由化学沉积法在P型的 CdTe上制备一层超薄的CdS。制备出效率超过10％ 的异质结p-CdTe／n—CdS薄膜太阳能电池
glass/TCO／CdS／CdTe
目前，小面积CdTe太阳电池的最高转换效率为 16．5%(Voc：845．0mv，Jsc：25．9mA／cm2， FF
n 结的禁带宽度时。吸收层的电子获得能量跃迁到导带，同时在价带中产生空穴
。 在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
2.碲化镉太阳能电池原理——结构 光光
背电极
聚酰亚胺衬底
背电极 金属衬底
光光 结构
碲化镉太阳能电池研究进展 碲化镉太阳能电池原理 碲化镉太阳能电池制作工艺 碲化镉太阳能电池成本估算 碲化镉太阳能电池优势与缺陷
第一个CdTe太阳能电池是由RCA实验室在CdTe单 晶上镀上In的合金制得的。其光电转换效率为2.1％
1963年， 第一个 异质结 CdTe薄 膜电池 诞生。
结构
n--CdTe／p-Cu2-1Te
结构
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。 其中以superstrate的效率最高。
2.碲化镉太阳能电池原理
Ⅱ一Ⅵ族化合物 能隙为1．45eV 直接禁带半导体
CdTe
吸收系数～105/cm
CdTe多晶薄膜制备 技术较多，且简单 高效、稳定且相对 低成本
2.碲化镉太阳能电池原理
2.碲化镉太阳能电池原理
CdTe太阳能电池发电的原理是基于光伏效应，即由太阳光子与半导体相互作 而
产生电势从而输出电流对外做功。 p/n结型太阳能电池的基本工作原理是：P型半导体和n型半导体结合在一 起形成p-n结，由于多数载流子的扩散形成空间电荷区，同时形成一个不断增 强的从n型到P型半导体的内建电场，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-
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
用于CdTe／CdS薄膜太阳能电池的TCO必须具备下列的特性： 在波长400～860nm的可见光的透过率超过85％：低的电阻率， 大约2×10^-4Ωcm数量级；在后续高温沉积其它薄膜层时的 良好的热稳定性。
2.碲化镉太阳能电池原理
CdS窗口层
n型半导体，与P型CdTe组成p/n结。CdS的吸收边大约是521 nm， 可见几乎所有的可见光都可以透过。因此CdS薄膜常用于薄膜 太阳能电池中的窗口层。
： 75．51％,0．94m2)。
由美国可再生能源国家实验室创造，组件效率达到 10．7％。
小面积电池的转换效率已经达到了16.5%
商业组件的转换效率约10%
四川大学制备出效率为13.38%的小面积电池， 54cm2集成组件效率达到7％ 四川大学正在进行0.1m2组件生产线的建设和大面积 电池生产技术的研发。