[发明专利]一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池技术领域。本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法，碲化镉薄膜太阳能电池包括前基板，以及沿远离前基板的方向依次设置在前基板上的阻挡层、透明导电层、缓冲层、n型半导体层、p型半导体层、本征或p型硫化镉层、接触层、背电极层；所述背电极层包括硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层和透明导电氧化物膜层组成，所述硫化锌膜层与接触层直接接触。本发明通过使用含有银或银合金或金或金合金膜层的背电极层可提高碲化镉薄膜太阳能电池的填充因子。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体地涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着全球气候变暖、生态环境恶化和常规能源的短缺，越来越多的国家开始大力发展太阳能利用技术。太阳能光伏发电是零排放的清洁能源，具有安全可靠、无噪音、无污染、资源取之不尽、建设周期短、使用寿命长等优势，因而备受关注。碲化镉是一种直接带隙的P型半导体材料，其吸收系数高。碲化镉薄膜太阳电池作为新一代的薄膜电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、弱光也能发电等优点，其转换效率在薄膜太阳能电池中是很高的，目前实验室的转化率已超过22%。

传统的碲化镉薄膜太阳能电池结构依次为：前基底、透明导电层、硫化镉窗口层、碲化镉光吸收层、背电极层。这种结构在透明导电层之上直接形成硫化镉窗口层会造成硫化镉窗口层对透明导电层的覆盖不完全，这会造成电池的内部泄漏，因为透明导电层形成后其表面的粗糙度比较大，而较薄的硫化镉窗口层是很难对其表面进行完全的覆盖；若要使硫化镉窗口层对透明导电层表面的全覆盖就需要较厚的硫化镉窗口层，但是较厚的硫化镉窗口层会造成其对入射光的吸收量增大，导致较少的入射光被吸收层吸收，这会造成电池的短路电流的下降，这将使电池的转换效率降低。

由于碲化镉具有5.5eV如此高的功函数，很难找到一种这么高功函数的金属与它形成欧姆接触。因此传统的碲化镉薄膜太阳能电池直接在碲化镉光吸收层表面形成金属背电极层，使得碲化镉光吸收层与背电极层之间不能形成良好的欧姆接触，这将对薄膜电池的性能造成不利的影响。再者，使用传统的金属背电极层则碲化镉薄膜太阳能电池不能做成可透光性的薄膜太阳能电池。

发明内容

本发明的目的在于为解决上述问题而提供一种可提高碲化镉薄膜太阳能电池的填充因子和使用稳定性的碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法。

为此，本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池，包括前基板，以及沿远离前基板的方向依次设置在前基板上的阻挡层、前电极层、缓冲层、n型半导体层、p型半导体层、背电极层，所述背电极层包括硫化锌膜层、银或银合金或金或金合金膜层和透明导电氧化物膜层，所述硫化锌膜层位于p型半导体层上，所述银或银合金或金或金合金膜层覆盖在所述硫化锌膜层之上，所述透明导电氧化物膜层覆盖在所述银或银合金或金或金合金膜层之上。

进一步的，所述缓冲层为氧化锡膜层、氧化锌膜层、氧化锌锡膜层或者氧化锌镁膜层。

进一步的，所述p型半导体层为p型碲化镉膜层、p型碲化镉锌膜层或p型碲化锌膜层，所述p型半导体层的厚度≤3.5um，优选p型半导体层的厚度≤2.0um，更优选p型半导体层的厚度≤0.75um。

进一步的，所述p型半导体层与背电极层之间插入有一层接触层。

更进一步的，所述接触层为铜掺杂碲化镉膜层、铜掺杂碲化锌膜层、铜掺杂碲化镉锌膜层、氮掺杂碲化锌膜层、氮掺杂碲化镉膜层或氮掺杂碲化镉锌膜层。

进一步的，所述p型半导体层与背电极层之间插入有一层本征或p型硫化镉层。

进一步的，所述硫化锌膜层与银或银合金或金或金合金膜层之间插入有一层氧化锌基膜层，和/或在银或银合金或金或金合金膜层与透明导电氧化物膜层之间形成一层TiO_x膜层或NiCrO_x膜层，其中，所述TiO_x膜层中x≤2；NiCrO_x膜层中x≤3。