最新2.4.2碲化镉太阳能电池解析ppt课件.ppt

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1、2.4.2碲化镉太阳能电池解析2.4.2Ⅱ一Ⅵ族太阳电池(CdTe)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1．45eVCdTesuperstrate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。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

2、.碲化镉太阳能电池原理——结构主要对电池起支架、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；在后续高温沉积其它薄膜层时的良好的热稳定性。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，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。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Cd

3、Te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/cm)。CdTe的光谱响应与太阳光谱几乎相同。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工艺流程CdTe吸收层的CdCl2处理几乎所有沉积技术所得到的CdTe薄膜，都必须再经过CdCl2处理。CdCl2处理能够进一步提高CdTe/CdS异质结太阳电池的转换效率，原因是：①能够在CdTe和CdS之间形成界面层，降低界面缺陷态浓度；②导致CdTe膜的再次结晶化和晶粒的长大，减少晶界缺陷；③热处理能够钝化缺陷、提高吸收层的载流子

4、寿命。将CdTe薄膜置于约400℃的CdCl2环境之下，CdCl2的存在促进了CdTe的再结晶过程。不仅比较小的晶粒消失了，连带着CdTe与CdS的界面结构也比较有次序。3.碲化镉太阳能电池制作工艺——背接触层CdTe与大多数的金属都难以形成欧姆接触。一种可行的方法是先对CdTe薄膜表面进行化学刻蚀，再沉积高掺杂的背接触材料。硫化镉、碲化镉、复合背接触层等三层薄膜的沉积和后处理是获得高效率的技术关键3.碲化镉太阳能电池制作工艺——关键技术4.碲化镉太阳能电池成本估算注：成本计算依据①电池结构为玻璃/SnO2：F/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe：Cu/Ni②碲化镉薄膜的厚度为5微米③转换效

5、率7%，1MW碲化镉薄膜太阳能电池所消耗的材料的成本45.4%38.2%4.碲化镉太阳能电池成本估算可见，碲化镉和透明导电玻璃构成材料成本的主体，分別占到消耗材料总成本的45.4%和38.2%。如将碲化镉薄膜的厚度减薄1微米，则碲化镉材料的消耗将降低20%，从而使材料总成本降低9.1%，即从每峰瓦6.21元降为5.64元。如使用99.999%纯度的碲化镉，效率依然能达到7%，材料成本还将进一步降低。5.碲化镉太阳能电池优势与缺陷1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。2其次它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以上的阳光。3工艺

6、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。优势缺点第一，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。第二，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的万一有排放和污染，会影响环境5.碲化镉太阳能电池优势与缺陷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FirstSolar公司正加速扩大产能，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，FirstSolar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

7、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。CdS薄膜与Cu2S/CdS太阳电池Cu2S／CdS是一种廉价太阳电池，它具有成本低、制备工艺十分简单的优点。在多种衬底上使用直接和间接加热源的方法沉积多晶CdS薄膜。用喷涂法制备CdS薄膜，其方法主