[發(fā)明專利]碲化鎘薄膜太陽電池、電池組件及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110443818.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103187457A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊培;辜瓊誼;牛學(xué)鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫尚德太陽能電力有限公司;四川尚德太陽能電力有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/0296
• 分類號(hào): H01L31/0296;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 唐立;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于薄膜太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及碲化鎘（CdTe）薄膜太陽電池、使用該太陽電池的電池組件以及該太陽電池的制備方法，尤其涉及背接觸結(jié)構(gòu)采用銅薄膜層和氮化鉬層的CdTe薄膜太陽電池。?

背景技術(shù)

在新能源技術(shù)領(lǐng)域，太陽電池應(yīng)用越來越廣泛，并且工業(yè)界在不斷地追求太陽電池的低成本制造，從而實(shí)現(xiàn)太陽電池大規(guī)模廣泛應(yīng)用。其中，薄膜太陽電池相對(duì)單晶硅或多晶硅太陽電池在低成本特性方面前景良好，因此，薄膜太陽電池被不斷深入研究并開始商業(yè)化應(yīng)用。

????CdTe薄膜太陽電池是當(dāng)前開始商業(yè)化應(yīng)用的主要類型的薄膜太陽電池，在CdTe薄膜太陽電池中，其基于CdTe為吸收層，效率高、成本低，目前該類型薄膜太陽電池的最高轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到17.3%，基于該類型薄膜太陽電池的大面積組件的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到13.4%。但是，目前制約CdTe薄膜太陽電池的轉(zhuǎn)換效率提高的因素還存在很多，其中，CdTe層與背電極層之間的接觸電阻是其中的一個(gè)重要因素，這是由于吸收層中的CdTe層為p型半導(dǎo)體，其電子親和勢(shì)基本等于4.3eV，禁帶寬度基本為1.5eV，（考慮成本因素的情況下）很難找到功函數(shù)比CdTe高的背電極金屬材料與CdTe層形成歐姆接觸。

為解決以上所述接觸電阻問題，本領(lǐng)域中，解決方法之一是在CdTe層和背電極層之間引入背接觸結(jié)構(gòu)（或背接觸層）。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的CdTe薄膜太陽電池的基本結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，110為透明導(dǎo)電層，其可以形成玻璃襯底上（圖中未示出）；120為窗口層，130為CdS層，其通常為n型半導(dǎo)體；140為CdTe層，其通常為p型半導(dǎo)體；150為背接觸層或背接觸結(jié)構(gòu)；160為背電極層。背接觸層150可以用來減小接觸勢(shì)壘對(duì)空穴傳輸?shù)淖璧K，從而減小接觸電阻。目前，背接觸層150通常采用碲化鋅（ZnTe）、碲化汞（HgTe）、碲化銻（Sb₂Te₃）等，這些材料通常為化合物半導(dǎo)體材料，價(jià)格昂貴，大大提高了CdTe薄膜太陽電池的成本。

美國(guó)專利公開號(hào)為US2008/0110498A1的美國(guó)專利中，公開的帶背接觸層的CdTe薄膜太陽電池中，背接觸層150采用氮化鉬，該背接觸層可以使用單質(zhì)為原理制備，成本低。但是，我們發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)也存在明顯不足，即CdTe的晶格常數(shù)為6.48埃，氮化鉬的晶格常數(shù)為4.16埃（鉬的晶格常數(shù)為3.14埃），這使得鉬或氮化鉬與相鄰的CdTe之間晶格失配明顯，兩者之間的界面態(tài)較高，接觸電阻難以得到減小。

有鑒于此，本發(fā)明提出一種具有新型背接觸結(jié)構(gòu)的CdTe薄膜太陽電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于，減小CdTe薄膜太陽電池的接觸電阻以提高其性能。

本發(fā)明的又一目的在于，降低CdTe薄膜太陽電池的制備成本。

為實(shí)現(xiàn)以上目的或者其它目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

按照本發(fā)明的一方面，提供一種碲化鎘薄膜太陽電池，包括由碲化鎘層形成的pn異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、以及背電極層；所述碲化鎘層上依次形成有銅薄膜層和氮化鉬層，所述銅薄膜層和氮化鉬層用于形成位于所述背電極層與所述碲化鎘層之間的背接觸結(jié)構(gòu)。

按照本發(fā)明提供的碲化鎘薄膜太陽電池的一實(shí)施例，其中，所述pn異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)由碲化鎘層與硫化鎘形成。

按照本發(fā)明提供的碲化鎘薄膜太陽電池的還一實(shí)施例，其中，所述銅薄膜層部分地被用于與所述碲化鎘層表面的富碲層反應(yīng)生成Cu_xTe，其中，1≤x≤2。

優(yōu)選地，所述x基本等于1.44。

在一實(shí)例中，所述富碲層是通過對(duì)所述碲化鎘層進(jìn)行腐蝕處理后形成的孔狀富碲層。

按照本發(fā)明提供的碲化鎘薄膜太陽電池的又一較佳實(shí)施例，其中，所述銅薄膜層中部分的銅被擴(kuò)散至所述碲化鎘層中以替代鎘原子形成Cu_Cd缺陷。

在之前所述實(shí)施例的碲化鎘薄膜太陽電池中，可選地，所述氮化鉬層為MoN_0.46、MoN_0.506、MoN、Mo_0.82N、Mo_0.93N、Mo_0.98N、Mo₂N、Mo₂N_0.92、Mo₃N₂?或者M(jìn)o₅N₆，或者為以上各組分的任意組合。