[發(fā)明專利]鹵素摻雜碲化鎘的制備方法以及鹵素摻雜碲化鎘薄膜太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110423025.9
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103165743A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 王國鳳;吳勇陞;朱劉;文崇斌
• 申請（專利權）人: 廣東先導稀材股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0296
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨;劉春成

技術領域

本發(fā)明涉及一種碲化鎘(CdTe)及其薄膜太陽能電池的制備，特別涉及一種鹵素摻雜碲化鎘的制備方法、一種鹵素摻雜碲化鎘薄膜太陽能電池及其制備方法。?

背景技術

II-VI族半導體材料CdTe，其禁帶寬度為1.46eV，為直接躍遷型，與太陽光譜匹配較好，是構造光伏電池良好的吸收體材料，也是性能優(yōu)良的各種光敏器件及可見顯示系統(tǒng)的材料。CdTe被應用于LEDs、光子學材料、生物標記、光譜分析、CO₂激光器的Q調制、紅外調制器、Hg_xCd_1-xTe襯底、紅外窗場致發(fā)光器件、紅外探測、X射線探測、核放射性探測器、接近可見光區(qū)的發(fā)光器件等。?

由于CdTe具有較低濃度的Cd空位而顯示弱的P型電導，其本征電導率很小，改善CdTe的導電性能主要是通過對其進行摻雜。目前，關于鹵素摻雜CdTe材料的研究報道很少，適量摻雜鹵素可以改善碲化鎘的結晶性能，減少缺陷濃度、增加載流子濃度、提高其電學和光學性能。同時鹵素的存在可以促進CdTe晶粒生長，進一步改善其結構、形貌和性能。?

于2005年6月1日公開的中國發(fā)明專利公開號CN1623014A公開了一種CdTe單晶和CdTe多晶及其制備方法，其中將6N鎘和6N碲以及4N或以上的氯化鎘裝入PBN(熱解氮化硼：Pyrolytic?Boron?Nitride)容器中，外加一個容器進行抽真空密封。將此雙層密封容器放入高壓容器中，當高壓容器的溫度超過碲的熔點或容器溫度急劇上升時，降低供電量，當溫度開始緩慢降下時，加熱至1100～1130℃保持1小時，然后隨爐冷卻至室溫。在加熱過程中向高壓容器內(雙層密封容器外)通入不同壓力的N₂，保持雙層密封容器內部產生的壓力與外部施加的壓力恒定。得到了摻氯多晶碲化?鎘，以得到的多晶碲化鎘為原料制備單晶碲化鎘。該方法對原料和設備要求高，需要反復改變壓強，工藝復雜，成本高，不易控制摻氯濃度。?

于2011年8月3日公布的中國發(fā)明專利公布號CN102142481A公開了一種碲化鎘的P型摻雜方法，其中采用液態(tài)或氣態(tài)的碲化鎘和鹵素經過功能化處理后，在300～500℃下進行退火處理1-60min。得到的樣品均勻性差，工藝復雜，設備要求較高，容易造成污染。?

此外，制備鹵素摻雜碲化鎘薄膜太陽電池通常是在玻璃底板上沉積n型CdS層，CdS層的上沿再沉積p型CdTe層，采用溶液滲透、鹵化鎘源蒸發(fā)、超聲霧化等方式將鹵化鎘溶液覆蓋于CdTe表面，然后進行高溫處理得到鹵素摻雜碲化鎘層。再在CdTe上沿接合背面電極層，形成太陽電池結構。此方法沉積鹵化鎘存在均勻性差，設備要求高，工藝復雜，生產周期長，生產成本高，安全性低，對操作人員和環(huán)境會產生危害。?

發(fā)明內容

鑒于現有技術存在的問題，本發(fā)明的目的一個目的在于提供一種鹵素摻雜碲化鎘的制備方法，解決現有制備方法中存在的對原料和/或設備要求高、工藝復雜、成本高、不易控制鹵素摻雜濃度等技術問題。?

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種薄膜太陽電池的制備方法，解決現有制備方法中存在的鹵化鎘均勻性差、工藝復雜、生產成本高、安全性低，對操作人員和環(huán)境會產生危害等技術問題。?

為了達到本發(fā)明的上述目的，在本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供一種鹵素摻雜碲化鎘的制備方法，所述鹵素摻雜碲化鎘的制備方法包括步驟：將5N鎘與5N碲按照第一規(guī)定質量比稱料裝入反應器中，以得到鎘碲混合物，所述第一規(guī)定質量比是所述5N鎘與所述5N碲之間的質量比；向所述反應器中按照第二規(guī)定質量比加入4N或以上的鹵化鎘，所述第二規(guī)定質量比是所述鹵化鎘與所述鎘碲混合物之間的質量比；將所述反應器進行抽真空至規(guī)定真空度并密封；將密封的所述反應器放入一加熱器內，進行升溫處理；以及對升溫處理后的密封的所述反應器進行冷卻處理。?

為了達到本發(fā)明的上述目的，在本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供一種鹵素摻雜碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，所述鹵素摻雜碲化鎘薄膜太陽?能電池的制備方法包括步驟：在SnO₂:F玻璃上沉積N型CdS層；在所述N型CdS層上沉積P型鹵素摻雜碲化鎘層，其中所述P型鹵素摻雜碲化鎘層中的鹵素摻雜碲化鎘根據本發(fā)明的上述第一方面所述的鹵素摻雜碲化鎘的制備方法來獲得；利用蒸發(fā)源ZnTe和蒸發(fā)源Cu在所述P型鹵素摻雜碲化鎘層上沉積形成背接觸層；以及在所述背接觸層上沉積背面電極層。?