碲化镉太阳能电池

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1、CdTe太阳能电池10cm*10cm小型碲化镉薄膜太阳能电池模组碲化镉太阳能电池研究进展碲化镉太阳能电池原理碲化镉太阳能电池制作工艺碲化镉太阳能电池成本估算碲化镉太阳能电池优势与缺陷1.研究进展第一个CdTe太阳能电池是由RCA实验室在CdTe单晶上镀上In的合金制得的。其光电转换效率为2.1％1.研究进展n--CdTe／p-Cu2-1Te7%稳定性结构效率存在问题1963年，第一个异质结CdTe薄膜电池诞生。1982年，Kodak实验室里由化学沉积法在P型的CdTe上制备一层超薄的CdS。制备出效率超过10％的异质结

2、p-CdTe／n—CdS薄膜太阳能电池1.研究进展glass/TCO／CdS／CdTe1.研究进展目前，小面积CdTe太阳电池的最高转换效率为16．5%(Voc：845．0mv，Jsc：25．9mA／cm2，FF：75．51％,0．94m2)。由美国可再生能源国家实验室创造，组件效率达到10．7％。1.研究进展小面积电池的转换效率已经达到了16.5%四川大学正在进行0.1m2组件生产线的建设和大面积电池生产技术的研发。四川大学制备出效率为13.38%的小面积电池，54cm2集成组件效率达到7％商业组件的转换效率约10%

3、现状高效、稳定且相对低成本吸收系数～105/cmCdTe多晶薄膜制备技术较多，且简单直接禁带半导体Ⅱ一Ⅵ族化合物能隙为1．45eVCdTe2.碲化镉太阳能电池原理2.碲化镉太阳能电池原理CdTe太阳能电池发电的原理是基于光伏效应，即由太阳光子与半导体相互作而产生电势从而输出电流对外做功。p/n结型太阳能电池的基本工作原理是：P型半导体和n型半导体结合在一起形成p-n结，由于多数载流子的扩散形成空间电荷区，同时形成一个不断增强的从n型到P型半导体的内建电场，导致多数载流子反向飘移。当这一过程达到平衡，扩散电流和飘移电流相

4、等。当有光照射p-n结，且光子能量大于P-n结的禁带宽度时。吸收层的电子获得能量跃迁到导带，同时在价带中产生空穴。在P-n结附近会产生电子．空穴对。产生的非平衡载流子由于内建电场作用向空间电荷区两端漂移从而产生光生电势。将p-n结与外电路导通，电路中会出现电流。这一现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。2.碲化镉太阳能电池原理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

5、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。2.碲化镉太阳能电池原理——结构透明导电氧化层n型半导体p型半导体降低CdTe与金属电极接触势垒2.碲化镉太阳能电池原理——结构CdTe薄膜太阳能电池能带图2.碲化镉太阳能电池原理2.碲化镉太阳能电池原理主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。玻璃衬底2.碲化镉太阳能电池原理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400～860n

6、m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窗口层2.碲化镉太阳能电池原理n型半导体，与P型CdTe组成p/n结。CdS的吸收边大约是521nm，可见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。2.碲化镉太阳能电池原理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=1．45eV)和高的光吸收率(大约10^4/c

7、m)。CdTe的光谱响应与太阳光谱几乎相同。2.碲化镉太阳能电池原理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近空间升华法CdCl2处理工艺流程关键技术背接触层3.碲化镉太阳能电池制作工艺工艺流程电沉积、化学浴沉积等低温沉积技术制备的薄膜致密，晶粒细小。经过后处理，晶粒长大。丝网印刷、近空间升华、元素气相化合等高温沉积技术，制备的薄膜，晶粒尺寸在2～3um以上，仍需在含氯化合物+氧气氛下进行后处理，才能制备出较高转换效率的电池，可能的原因是

8、氯不仅促进了晶粒的长大，而在CdTe中作为受主杂质，钝化了晶界缺陷。3.碲化镉太阳能电池制作工艺3.碲化镉太阳能电池制作工艺CdTe薄膜制备技术3.碲化镉太阳能电池制作工艺3.碲化镉太阳能电池制作工艺近空间升华法特点厚度均匀、晶粒大小适当、高效率、设备简单、沉积速度高、Cd污染小、易于控制近空间升华法沉积设备示意图3.碲化镉太阳能