引出电流使金属电极与CdTe形成欧姆接触

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
玻璃衬底
主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。
TCO层
透明导电氧化层。它主要的作用是透光和导电的作用。
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。
CdS／CulnSe2太阳电池
Cu1nSe2材料具有到目前为止所有半导体材料中的最高吸收系数。
由于CulnSe2薄膜材料具备十分优异的光伏特性， 20年来，出现了多种以Cu1nSe2薄膜材料为基 础的同质结和异质结太阳电池。主要有
n-CulnSe2／p-CulnSe2、（InCd）S2／CulnSe2、 CdS／CulnSe2、ITO／Cu1nSe：、GaAs／ CulnSe2、ZnO／CulnSe2等。其中最为人们重 视的是CdS／CulnSe2电池。
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
CdTe吸收层的CdCl2处理
几乎所有沉积技术所得到的CdTe薄膜，都必须再经过CdCl2处理。 CdCl2处理能够进一步提高CdTe/CdS异质结太阳电池的转换效率， 原因是：
1MW碲化镉薄膜太阳能电池所消耗的材料的成本
注： 成本计算依据①电池结构为玻璃/SnO2：F /CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe：Cu/Ni ②碲化镉薄膜的厚度为5微米③转换效率7%，
4.碲化镉太阳能电池成本估算
可见，碲化镉和透明导电玻璃构成材料成本的主体，分別 占到消耗材料总成本的45.4%和38.2%。如将碲化镉薄膜的厚度 减薄1微米，则碲化镉材料的消耗将降低20%，从而使材料总成 本降低9.1%，即从每峰瓦6.21 元降为5.64元。如使用99.999% 纯度的碲化镉，效率依然能达到7%，材料成本还将进一步降低。
可发电，温度越高表现越好。
5.碲化镉太阳能电池优势与缺陷
缺点 ❖ 第一，碲原料稀缺，无法保证碲化镉太阳能电池
的不断增产的需求。 ❖ 第二，镉作为重金属是有毒的。碲化镉太阳能电
池在生产和使用过程中的万一有排放和污染，会 影响环境
前景展望
➢碲化镉薄膜太阳能电池正日益受到国内外的关注。全球最大 的碲化镉太阳能电池制造商——美国First Solar公司正加速 扩大产能，该公司正在德国建设年产量100MW的工厂，该工厂 得到欧盟4000万欧元的投资。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。
①能够在CdTe和CdS之间形成界面层，降低界面缺陷态浓度；
②导致CdTe膜的再次结晶化和晶粒的长大，减少晶界缺陷；
③热处理能够钝化缺陷、提高吸收层的载流子寿命。将CdTe薄膜置 于约400℃的CdCl2环境之下，CdCl2的存在促进了CdTe的再结晶过 程。不仅比较小的晶粒消失了，连带着CdTe与CdS的界面结构也比 较有次序。
➢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。
CdS薄膜与Cu2S/CdS太阳电池
Cu2S／CdS是一种廉价太阳电池，它具有成本 低、制备工艺十分简单的优点。在多种衬底上 使用直接和间接加热源的方法沉积多晶CdS薄膜。
用喷涂法制备CdS薄膜，其方法主要是将含有S 和Cd的化合物水溶液，用喷涂设备喷涂到玻璃 或具有SnO2导电膜的玻璃及其它材料的衬底上， 经热分解沉积成CdS薄膜。
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Ⅱ一Ⅵ族化合物 能隙为1．45ewk.baidu.com 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——结构
光光 背电极
聚酰亚胺衬底
背电极 金属衬底
光光 结构
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。
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， 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。
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。
5.碲化镉太阳能电池优势与缺陷
优势
碲化镉薄膜太阳能电池在工业规模上成本
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
3
染，生命周期结束后，可回收，强弱光均
3.碲化镉太阳能电池制作工艺——背接触层
CdTe与大多数的金属 都难以形成欧姆接触。一 种可行的方法是先对CdTe 薄膜表面进行化学刻蚀， 再沉积高掺杂的背接触材 料。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺——关键技术
硫化镉、碲化镉、复合背接触层等三层薄膜的沉积和后处理是 获得高效率的技术关键
4.碲化镉太阳能电池成本估算
CuInSe2黄铜矿晶格结构
直接带隙半导体，其光吸收系数高达105量 级
禁带宽度在室温时是1.04eV，通过掺入适量 的Ga以替代部分In，形成CulnSe2和 CuGaSe2的固熔晶体