[实用新型]一种具有石墨烯导电膜与二氧化锡过渡层的碲化镉薄膜太阳电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有石墨烯导电膜与二氧化锡过渡层的碲化镉薄膜太阳电池结构。 

背景技术

目前高效率的碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池一般制备在玻璃衬底上，首先沉积一层二氧化锡（SnO₂）薄膜作为透明导电薄膜，再沉积一层n型硫化镉（CdS）薄膜作为窗口层，然后沉积p型碲化镉(CdTe)薄膜，最后制备金属接触层，形成完整的CdTe薄膜太阳电池。该结构虽然得到了广泛地应用，但也有缺点与不足。首先，当太阳光通过CdS 窗口层时，由于CdS 光能隙为2.42eV ，对于波长小于500nm 的光有阻挡作用，短波部分会被大量吸收，因而要提高短波响应就必须减薄CdS 层的厚度。但是减薄的CdS层会出现针状微孔，造成CdTe通过CdS微孔直接与透明导电膜接触，使得p-n结局部遭到破坏，严重影响电池的短路电流和填充因子。其次，目前应用于CdTe薄膜太阳池的透明导电膜主要为掺杂SnO₂薄膜，例如：掺氟二氧化锡（FTO）、掺铟二氧化锡（ITO）等。虽然掺杂SnO₂薄膜广泛应用于太阳能电池领域,，但也有一些缺点， 如ITO 里的金属离子容易自发扩散,，FTO对红外光谱有较强的吸收性以及较差的热稳定性。另外，FTO在作为太阳能电池对电极的时候，需在其表面镀一层铂，来增强其导电性，这大大增加了制备成本.。上述缺点制约了传统结构CdTe太阳电池的发展，人们急需一种更好的CdTe太阳电池结构以推动太阳电池的发展。 

发明内容

为了消除上述不足或缺陷，进一步改进CdTe薄膜太阳电池的结构。本实用新型提供了一种具有石墨烯导电膜与二氧化锡过渡层的碲化镉薄膜太阳电池结构。该太阳电池的结构从上至下依次为：金属正面电极、本征石墨烯薄膜、透明高电阻本征二氧化锡(SnO₂)过渡层、n型硫化镉(CdS)薄膜、p型碲化镉(CdTe)薄膜、重掺杂p型石墨烯衬底、金属背面电极。本实用新型的优点是：透明高电阻本征SnO₂过渡层在CdS层较薄的条件下能有效弥补该层针状微孔形成的微小漏电通道，增加光电流和旁路电阻，保护p-n结，使太阳电池对太阳光短波部分的响应有所增加并且本征石墨烯薄膜具有高导电性，高透光率以及良好的光照热稳定性，使得制备的太阳电池性能稳定，光电转换效率高。 

附图说明

附图1是本实用新型的层结构示意图。

附图标号说明： 

1—是金属正面电极：

2—是本征石墨烯薄膜：

3—是透明高电阻本征二氧化锡(SnO₂)过渡层：

4—是n型硫化镉(CdS)薄膜：

5—是p型碲化镉(CdTe)薄膜：

6—是重掺杂p型石墨烯衬底：

7—是金属背面电极。

具体实施方式

本实用新型按附图1所示结构，它包括从上至下依次分布的金属正面电极1、本征石墨烯薄膜2、透明高电阻本征二氧化锡(SnO₂)过渡层3、 n型硫化镉(CdS)薄膜4、p型碲化镉(CdTe)薄膜5、重掺杂p型石墨烯衬底6、金属背面电极7。本实施实例中，沉积p型CdTe薄膜采用近空间升华法或电化学沉积法，厚度均为50—100nm。n型CdS薄膜采用物理气相沉积，金属有机物—气相沉积，封闭空间升华—凝华法，电化学沉积法中的一种来制备，厚度均为50—100nm。透明高电阻本征SnO₂过渡层采用超声喷雾热解法来制备，厚度在100nm左右。本征石墨烯薄膜采用化学气相沉积或等离子体增强气相沉积法来制备，厚度在15nm左右。正面和背面的金属电极选取金属银(Ag)作为材料，采用蒸发法制备，其中正面金属电极所占的面积要尽可能小。