[發明專利]一種CdTe電池背電極和CdTe電池

有效

• 申請號: 201610158914.X
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN107204381B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 徐麗娟;周潔;曹彥斌
• 申請（專利權）人: 龍焱能源科技（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0296;H01L31/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種CdTe電池背電極，包括背電極緩沖材料和C/Cu復合材料；所述C/Cu復合材料為納米銅粒子和包覆在其表面的碳層形成的復合材料。本發明在背電極緩沖材料中加入碳包覆銅復合材料來取代Cu，碳包覆的結構能有效防止被包裹的納米Cu粒子受環境影響，給Cu粒子提供了一個相對穩定的環境，而且在背電極緩沖材料中摻雜碳包覆銅復合材料，包覆層與使用的主體物質漿料成分相似，能較好的相溶，而包覆在其中的Cu粒子不僅可與富Te層生成CuxTe提供Cu物質，生成的CuxTe能有效提升電池性能，而且因為碳層包覆，因Cu濃度差而引起的前擴散能會比純Cu明顯降低，從而有效控制Cu的擴散，實現電池長久的穩定性。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種CdTe電池背電極和CdTe電池。

背景技術

碲化鎘薄膜太陽能電池簡稱CdTe電池，是一種以p型CdTe和n型Cd的異質結為基礎的薄膜太陽能電池，CdTe與太陽光譜非常匹配，最適合于光電能量轉換，是一種良好的PV材料，具有很高的理論效率(28％)，一直被光伏領域看重，是技術上發展較快的一種薄膜電池。

通常的CdTe電池具有如圖1所示的結構圖，采用商業化TCO薄膜為襯底，在上面沉積一層多晶CdS薄膜，即窗口層，CdS膜層可以是ZnS，Cd_1-xZn_xS或其它合適的材料。CdS與TCO導電膜之間還可以沉積緩沖層，緩沖層材料可以是SnO₂，ZnO，氧化鋅錫，氧化鎘鋅或任何其它合適的材料。在CdS薄膜的上面沉積CdTe多晶薄膜，即CdTe吸收層，形成光伏電池的基本結構pn結，內建電場的存在將光照下的空穴和電子載流子分開，空穴向CdTe一側移動，電子向CdS一側移動，在外接電路的狀態下產生電流。

由于CdTe具有很高的功函數(～5.5ev)，與大多數的金屬都難以形成歐姆接觸，又由于CdTe很難實現重摻雜，不能通過隧道輸運解決歐姆接觸問題，因此，要提高CdTe薄膜太陽能電池的性能和實現規模化生產，降低CdTe和金屬電極的接觸勢壘，引出電流，使金屬電極與CdTe形成歐姆接觸，則需要有背電極緩沖層。

背電極通常是先對CdTe薄膜表面進行化學刻蝕，如NP溶液(硝酸，磷酸的水溶液)或BM(Br2的甲醇溶液)，腐蝕表面的氧化物等雜質，形成富Te層(背接觸層)，再引入適量Cu元素，引入Cu元素之后進行適當后處理，這樣可生成能有效提升電池性能和穩定性的CuxTe物質。CuxTe是低禁帶寬度材料，其導電性可幫助載流子在CdTe材料與背電極界面處通過隧穿原理進行，減少了背接觸電阻，同時減少了背面反向二極管對CdTe/CdS pn結的性能影響。

通常背電極中Cu元素的引入可通過PVD沉積Cu或比較常見的是采用背電極緩沖材料碳漿，在緩沖材料中摻雜添加Cu元素，常見的摻雜形式是CuxTe、Cu(Hg)Te、CuTe：ZnTe，或采用摻Cu的高禁帶寬度緩沖層，ZnTe：Cu。

但是在背電極引入的過多Cu，Cu容易沿CdTe晶界縫隙擴散到前層中，從而會降低電池的性能和穩定性；而且上述方法中，如采用PVD在背電極中沉積Cu，設備成本高，很薄的膜層均勻性難以控制，且沉積的Cu因粒子小而容易擴散到CdTe晶界中，不能有效控制Cu的擴散；摻雜形式也存在材料復雜性高，且需要控制Hg與Cu的比例，材料安全性較低，采購困難等問題。

因而，如何能夠得到一種既保證電池具有較好性能和穩定性，又能提高安全性的低成本背電極，已成為本領域研發人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種CdTe電池背電極和CdTe電池，本發明提供的CdTe電池背電極，能夠有效地控制背電極中Cu的擴散，不僅提升CdTe電池的性能(生成的CuxTe能有效提升電池性能)，還可以有效減緩Cu的擴散，同時具有明顯的成本優勢。

本發明提供了一種CdTe電池背電極，包括背電極緩沖材料和C/Cu復合材料；