[發(fā)明專利]碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法及其使用的石墨導(dǎo)電膏

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210004948.5
• 申請(qǐng)日: 2012-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN103198875A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛學(xué)鵬;辜瓊誼;楊培
• 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): H01B1/10
• 分類號(hào): H01B1/10;H01B1/04;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池的制備方法及其使用的石墨導(dǎo)電膏，屬于薄膜太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著當(dāng)今世界人口和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、能源資源的日益匱乏、環(huán)境的日益惡化以及人們對(duì)電能需求量越來越大，太陽能的開發(fā)和利用已經(jīng)在全球范圍內(nèi)掀起了熱潮。這非常有利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展、造福子孫后代，因此世界各國(guó)競(jìng)相投資研究開發(fā)太陽能電池。太陽能電池是一種利用光生伏特效應(yīng)將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件。太陽能電池種類繁多，其中重要的一類為薄膜太陽能電池。

碲化鎘薄膜太陽電池是以碲化鎘(CdTe)為吸收層的一種化合物半導(dǎo)體薄膜太陽能電池。因其具有成本低、效率高、穩(wěn)定性好以及抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，得到人們極大的重視。CdTe的理論效率為28％，但是目前碲化鎘薄膜太陽能電池的最高轉(zhuǎn)化效率為17.3％，大面積組件(1.2×0.6m²)的轉(zhuǎn)化效率為13.4％，在商業(yè)上業(yè)已取得了成功。在將現(xiàn)有大面積組件轉(zhuǎn)化效率(13.4％)向理論效率(28％)提升的過程，阻礙的因素很多，其中背接觸是主要原因之一。

CdTe薄膜太陽電池的一般結(jié)構(gòu)為：玻璃/透明導(dǎo)電膜/窗口層/吸收層/背接觸層/背電極層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。玻璃襯底主要對(duì)電池起支架、防止污染和入射太陽光的作用。透明導(dǎo)電膜(TCO層)，主要起的是透光和導(dǎo)電的作用。窗口層(如CdS)為n型半導(dǎo)體，與p型CdTe組成pn結(jié)。CdTe吸收層是電池的主體吸光層，與n型的CdS窗口層形成的pn結(jié)是整個(gè)電池核心部分。背接觸層和背電極層使金屬電極與CdTe形成歐姆接觸，用以引出電流。

CdTe具有很高的功函數(shù)(其功函數(shù)在5.5eV以上)，與大多數(shù)金屬都很難匹配，從而限制電池性能的提高。為了獲得良好的歐姆接觸，一般采用在CdTe吸收層與金屬背電極之間引入一層(緩沖層)，背接觸層的材料需要與CdTe的功函數(shù)相匹配來降低接觸電阻。目前常用的背接觸層材料有碲化鋅(ZnTe)、碲化汞(HgTe)，碲化銻(Sb₂Te₃)等，這些材料多為化合物半導(dǎo)體材料，其缺點(diǎn)一方面表現(xiàn)為材料本身價(jià)格較為昂貴；另一方面表現(xiàn)為在制備手段上，需要采取蒸發(fā)法、濺射法等設(shè)備成本較高的方法進(jìn)行薄膜的沉積，因此在實(shí)際產(chǎn)業(yè)化中并沒有優(yōu)勢(shì)，使得碲化鎘薄膜太陽電池的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法及其使用的石墨導(dǎo)電膏。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案是：一種碲化鎘薄膜太陽能電池用石墨導(dǎo)電膏，所述石墨導(dǎo)電膏主要由下列質(zhì)量百分含量的材料組成：

Cu_xS???????????10～75％；

填充材料???????25～90％；

其中，x大于或等于0.88，且小于或等于2；所述Cu_xS的粒徑小于或等于0.5微米；所述填充材料的粒徑為0.005～0.9微米；所述填充材料為石墨或/和炭黑。

在一較佳實(shí)施例中，所述Cu_xS為Cu₂S、Cu_1.95S、Cu_1.75S或者CuS。

在一較佳實(shí)施例中，所述石墨導(dǎo)電膏中還含有質(zhì)量百分含量為1～10％的碲粉、質(zhì)量百分含量為0.5～9％含汞化合物以及質(zhì)量百分含量為0.1～15％的分散劑；其中，所述分散劑為鄰苯二甲酸酯和乙二醇酯中的至少一種。

在一較佳實(shí)施例中，所述含汞化合物為碲化汞、氧化汞、硫化汞、氯化汞、硫酸汞或硝酸汞。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案是：一種制備碲化鎘薄膜太陽能電池的方法，包括形成一碲化鎘層，在所述碲化鎘層的一側(cè)面覆蓋厚度為0.5～3微米的石墨導(dǎo)電膏，干燥后在退火爐中，200～300℃溫度條件下熱處理5～60分鐘；其中，所述石墨導(dǎo)電膏主要由下列質(zhì)量百分含量的材料組成：

Cu_xS???????????????10～75％；

填充材料???????????25～90％；

其中，x大于或等于0.88，且小于或等于2；所述Cu_xS的粒徑小于或等于0.5微米；所述填充材料的粒徑為0.005～0.9微米；所述填充材料為石墨或/和炭黑。

在一較佳實(shí)施例中，所述石墨導(dǎo)電膏中還含有質(zhì)量百分含量為0.1～15％的分散劑，該分散劑為鄰苯二甲酸酯和乙二醇酯中的至少一種。