[发明专利]碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法及其使用的石墨导电膏

说明书

技术领域

本发明涉及一种碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池的制备方法及其使用的石墨导电膏，属于薄膜太阳能电池技术领域。

背景技术

随着当今世界人口和经济的增长、能源资源的日益匮乏、环境的日益恶化以及人们对电能需求量越来越大，太阳能的开发和利用已经在全球范围内掀起了热潮。这非常有利于生态环境的可持续发展、造福子孙后代，因此世界各国竞相投资研究开发太阳能电池。太阳能电池是一种利用光生伏特效应将太阳光能直接转化为电能的器件。太阳能电池种类繁多，其中重要的一类为薄膜太阳能电池。

碲化镉薄膜太阳电池是以碲化镉(CdTe)为吸收层的一种化合物半导体薄膜太阳能电池。因其具有成本低、效率高、稳定性好以及抗辐射能力强等优点，而具有广阔的市场应用前景，得到人们极大的重视。CdTe的理论效率为28％，但是目前碲化镉薄膜太阳能电池的最高转化效率为17.3％，大面积组件(1.2×0.6m²)的转化效率为13.4％，在商业上业已取得了成功。在将现有大面积组件转化效率(13.4％)向理论效率(28％)提升的过程，阻碍的因素很多，其中背接触是主要原因之一。

CdTe薄膜太阳电池的一般结构为：玻璃/透明导电膜/窗口层/吸收层/背接触层/背电极层构成的层叠结构。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。透明导电膜(TCO层)，主要起的是透光和导电的作用。窗口层(如CdS)为n型半导体，与p型CdTe组成pn结。CdTe吸收层是电池的主体吸光层，与n型的CdS窗口层形成的pn结是整个电池核心部分。背接触层和背电极层使金属电极与CdTe形成欧姆接触，用以引出电流。

CdTe具有很高的功函数(其功函数在5.5eV以上)，与大多数金属都很难匹配，从而限制电池性能的提高。为了获得良好的欧姆接触，一般采用在CdTe吸收层与金属背电极之间引入一层(缓冲层)，背接触层的材料需要与CdTe的功函数相匹配来降低接触电阻。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，这些材料多为化合物半导体材料，其缺点一方面表现为材料本身价格较为昂贵；另一方面表现为在制备手段上，需要采取蒸发法、溅射法等设备成本较高的方法进行薄膜的沉积，因此在实际产业化中并没有优势，使得碲化镉薄膜太阳电池的成本较高。

发明内容

本发明目的是提供一种碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法及其使用的石墨导电膏。

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能电池用石墨导电膏，所述石墨导电膏主要由下列质量百分含量的材料组成：

Cu_xS           10～75％；

填充材料       25～90％；

其中，x大于或等于0.88，且小于或等于2；所述Cu_xS的粒径小于或等于0.5微米；所述填充材料的粒径为0.005～0.9微米；所述填充材料为石墨或/和炭黑。

在一较佳实施例中，所述Cu_xS为Cu₂S、Cu_1.95S、Cu_1.75S或者CuS。

在一较佳实施例中，所述石墨导电膏中还含有质量百分含量为1～10％的碲粉、质量百分含量为0.5～9％含汞化合物以及质量百分含量为0.1～15％的分散剂；其中，所述分散剂为邻苯二甲酸酯和乙二醇酯中的至少一种。

在一较佳实施例中，所述含汞化合物为碲化汞、氧化汞、硫化汞、氯化汞、硫酸汞或硝酸汞。

为达到上述目的，本发明采用的第二种技术方案是：一种制备碲化镉薄膜太阳能电池的方法，包括形成一碲化镉层，在所述碲化镉层的一侧面覆盖厚度为0.5～3微米的石墨导电膏，干燥后在退火炉中，200～300℃温度条件下热处理5～60分钟；其中，所述石墨导电膏主要由下列质量百分含量的材料组成：

Cu_xS               10～75％；

填充材料           25～90％；

其中，x大于或等于0.88，且小于或等于2；所述Cu_xS的粒径小于或等于0.5微米；所述填充材料的粒径为0.005～0.9微米；所述填充材料为石墨或/和炭黑。

在一较佳实施例中，所述石墨导电膏中还含有质量百分含量为0.1～15％的分散剂，该分散剂为邻苯二甲酸酯和乙二醇酯中的至少一种。