[发明专利]一种碲化镉薄膜太阳电池及其背电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种碲化镉薄膜太阳电池，特别涉及一种具有金属合金背电极层的碲化镉薄膜太阳电池。

背景技术

碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池是以碲化镉为吸收层的一种化合物半导体薄膜太阳电池。因其具有高效、低成本的特点，受到很多研究机构和公司的关注。目前碲化镉薄膜太阳电池的最高转化效率为17.3％，大面积组件(1.2×0.6m²)的转化效率达13.4％。

碲化镉薄膜太阳电池的结构一般为：玻璃/透明导电膜/窗口层/吸收层/背接触层/背电极层。其中吸收层碲化镉为P型，且其电子亲和势～4.3eV，禁带宽度～1.5eV，光谱响应与太阳光谱十分吻合。大约1微米厚的碲化镉可以吸收大约99％的太阳光，十分适合制作薄膜太阳能电池，其理论转化效率达到28％。但是由于其较高的电子亲和势和禁带宽度使其很难找到功函数比碲化镉高的金属材料，与其形成欧姆接触。因此普遍使用的解决方法是在碲化镉和背电极层之间引入背接触层，来减小接触势垒对空穴传输的阻碍，从而减小串联电阻。目前常用的背接触层材料有碲化锌(ZnTe)、碲化汞(HgTe)，碲化锑(Sb₂Te₃)等，但是这些常用的背接触层材料多为化合物半导体材料，电阻率比较高，不能够直接当作背电极层，因此需要引入适当的背电极层材料以提高对电流的收集能力，从而提高电池的性能。最希望得到的背电极层材料的特点是：功函数高，电阻率低，价格低廉，可以使用磁控溅射法或普通蒸镀的设备制备。

现有的背电极层材料主要为：1、Au电极：功函数比较高4.9eV，电阻率低，与Cu相结合可以得到很好的接触性能，但是价格昂贵每克350元，不能大面积使用。2、Ni电极：功函数高5.0eV，可以与ZnTe、石墨等背接触层材料相结合得到很好的接触性能，价格较低每500g约200元，可以大面积使用；但是有磁性，熔点高1450℃，不能使用磁控溅射和普通热蒸发进行蒸镀，必须使用电子束蒸发设备，设备成本较高，且原料利用率低。3、Al/Cr电极：属于贱金属，价格低廉，电阻率低，可以使用磁控溅射或普通热蒸发的方法制备，但是需要特殊的背接触材料结合使用，功函数较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有金属合金背电极层的碲化镉薄膜太阳电池。

为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种碲化镉薄膜太阳电池的背电极，所述背电极包括一第一金属合金层；所述第一金属合金层的材质为：

(1)铜、镍、铬和钼中任意两种金属的合金；或

(2)铜、镍、铬和钼中任意三种金属的合金；或

(3)铜、镍、铬和钼中任意一种金属与铝、钨、锌和银中任意一种金属的合金；或

(4)铜、镍、铬和钼中任意两种金属与铝、钨、锌和银中任意一种金属的合金；或

(5)铜、镍、铬和钼中任意一种金属与铝、钨、锌和银中任意两种金属的合金。

在一较佳实施例中，所述背电极还包括一单质金属层，该单质金属层的材质为镍、铜、铬、钼、铝、钨、锌或银。

在一较佳实施例中，所述背电极还包括一第二金属合金层，所述第二金属合金层的材质为：

(1)铜、镍、铬和钼中任意两种金属的合金；或

(2)铜、镍、铬和钼中任意三种金属的合金；或

(3)铜、镍、铬和钼中任意一种金属与铝、钨、锌和银中任意一种金属的合金；或

(4)铜、镍、铬和钼中任意两种金属与铝、钨、锌和银中任意一种金属的合金；或

(5)铜、镍、铬和钼中任意一种金属与铝、钨、锌和银中任意两种金属的合金；

并且所述第二金属合金层选用与所述第一金属合金层不同的材质。

为达到上述目的，本发明采用的第二种技术方案是：包括背电极，该背电极包括一第一金属合金层；所述第一金属合金层为：

(1)铜、镍、铬和钼中任意两种金属的合金；或

(2)铜、镍、铬和钼中任意三种金属的合金；或

(3)铜、镍、铬和钼中任意一种金属与铝、钨、锌和银中任意一种金属的合金；或

(4)铜、镍、铬和钼中任意两种金属与铝、钨、锌和银中任意一种金属的合金；或

(5)铜、镍、铬和钼中任意一种金属与铝、钨、锌和银中任意两种金属的合金。

在一较佳实施例中，所述背电极还包括一单质金属层，该单质金属层的材质为镍、铜、铬、钼、铝、钨、锌或银。

在一较佳实施例中，所述背电极还包括一第二金属合金层，所述第二金属合金层的材质为：

(1)铜、镍、铬和钼中任意两种金属的合金；或