CdTE碲化镉薄膜太阳能电池.ppt

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1、CdTE薄膜太阳能电池太阳能电池是将光能直接转化成电能的半导体功能器件。太阳能电池发电的原理是基于光伏效应(photovoltaiceffect)，即由太阳光子与半导体相互作用而产生电势从而输出电流对外做功。太阳能电池按照吸光层材料来分，可以分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池和有机太阳能电池等。太阳能电池原理及分类CdTe薄膜太阳能电池原理及结构研究进展优势与缺陷发展进程1401.原理及结构p-n结中由于多数载流子的扩散形成空间电荷区，同时形成内建电场，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等。当有光照射p-n结（且光子能量大于p-n结的禁带宽度），吸收

2、层的电子跃迁到导带，同时在价带中产生空穴。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将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。太阳能光电池原理材料特点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。。CdTe太阳电池的高效结构背电极背接触层：降低CdTe与金属电极接触势

3、垒CdTe接触层：p型半导体CdS窗口层：n型半导体TCO层：透明导电氧化层结构各结构功能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。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400~860nm的可见光的透过率超过85%；低的电阻率，大约2×10-4Ωcm数量级；在后续高温沉积其他层时候的良好的热稳定性。各结构功能CdS窗口层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。CdS可以由多种

4、方法制备，如化学水浴沉积(ChemicalBathDeposition)、近空间升华法(CloseSpacedSublimation)和蒸发(Evaporation)等。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和高的光吸收率。各结构功能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。CdTe薄膜太阳能电池能带图制作工艺工艺流程近空间升华法CdCl2处理背接触层➢02.研究进展24历史1.第一个CdTe太阳能电池是由RCA实验室在CdT

5、e单晶上镀上In的合金制得的，其光电转换效率为2.1%。3.1982年，Kodak实验室理由化学沉积法在P型的CdTe上制备一层超模的CdS，制备了效率超过10%的异质结p-CdTe/n-CdS薄膜太阳能电池[2]这是现阶段CdTe薄膜太阳能电池的原型。研究进展2.1963年第一个异质结CdTe薄膜电池诞生，效率达到7%，但还存在稳定性的问题。现状小面积电池的转换效率已经达到了16.5%商业组件的转换效率约10%四川大学制备出效率为13.38%的小面积电池，54cm^2集成组件效率达到7%研究进展四川大学正在进行0.1m^2组件生产线的建设和大面积电池生产技术的研发。03.优势与

6、缺陷34优势碲化镉薄膜太阳能电池在工业规模上成本大大优于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，生产成本仅为0.87美元/W。其次它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以上的阳光。工艺相对简单，标准工艺，低能耗，无污染，生命周期结束后，可回收，强弱光均可发电，温度越高表现越好。太阳能组件与其他能源的镉排放量比较图缺陷碲原料稀缺，无法保证碲化镉太阳能电池的不断增产的需求。镉作为重金属是有毒的。碲化镉太阳能电池在生产和使用过程中如果有排放和污染，会影响环境。4404.前景展望➢碲化镉薄膜太阳能电池正日益受到国内外的关注。➢全球最大的碲化镉太阳能电池制造商——美国First Solar公司正加速

7、扩大产能，该公司正在德国建设年产量100MW的工厂，该工厂得到欧盟4000万欧元的投资。➢同时，First Solar还计划在美国本土和亚洲分別建设一个100MW的工厂。➢鉴于碲化镉薄膜太阳能电池的发展前景，日本计划再启动碲化镉薄膜太阳能电池的工业化生产技术研究，意大利和德国也在进行类似的工作。 ➢国内四川大学的碲化镉薄膜太阳能电池工业化生产技术研究进展顺利，将推动我国碲化镉薄膜太阳能电池的规模生产。前景参考文献[1]侯泽荣.碲化镉薄膜太阳能电池相关材料的制备与表征[D].中