[發明專利]基于SnTe作為背電極緩沖層的CdTe薄膜太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201711084201.4
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107946393B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 翁澤平;吳惠楨;沈其苗;周潔
• 申請（專利權）人: 浙江大學;龍焱能源科技（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L31/0445
• 分類號: H01L31/0445;H01L31/072;H01L31/0336;H01L31/18
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 唐銀益;李亦慈

1.基于ZnTe：Cu/SnTe復合緩沖層作為背電極緩沖層的CdTe薄膜太陽能電池，其特征在于，所述的電池在CdTe薄膜太陽能電池的背電極處，在CdTe與金屬背電極之間生長了由ZnTe：Cu和SnTe構成的復合緩沖層，其中SnTe薄膜為P⁺型，所述的太陽能電池自下而上依次為導電玻璃層（1）、高阻層（2）、窗口層（3）、吸收層（4）、緩沖層（5）、背電極金屬層（6）：

1）導電玻璃層（1）

導電玻璃層（1）為含有透明導電層的玻璃，所述的導電層為摻錫氧化銦（ITO），摻氟氧化錫（FTO）或者摻鋁氧化鋅（AZO）；玻璃襯底的厚度為3mm，上面的導電層厚度為500-600nm；

2）窗口層（3）

窗口層（3）為硫化鎘層，厚度為20-100nm；

3）吸收層（4）

吸收層（4）為碲化鎘層，厚度為3-6μm；

4）緩沖層（5）

緩沖層（5）為ZnTe：Cu/SnTe的復合緩沖層，所述的復合緩沖層的制備方法為：

A．CdTe薄膜電池半成品的制備，依次制備導電玻璃層（1），高阻層（2），CdS窗口層（3）以及CdTe吸收層（4），并將其進行CdCl₂處理；

B.將CdCl₂處理后的CdTe的膜面先用純水沖刷清洗；

C.將清洗后的CdTe膜面放置于硝酸磷酸的混合液中，浸泡10秒后立即去除并用純水沖刷清洗，之后用氮氣吹干，混合液配比為HNO₃:H₃PO₄:H₂O=0.5:70:29.5；

D.將處理后的電池半成品放入熱蒸發裝置的生長腔室內，將高純的ZnTe粉末放置在蒸發舟上，之后將生長腔內的氣壓抽至10^-4Pa以下，開始生長ZnTe薄膜，生長時，調節蒸發舟電源的輸入功率，使ZnTe薄膜的生長速率為2 ? /S，通過膜厚監控設備，控制ZnTe薄膜的厚度為60nm；

E.換上裝有高純Cu粉蒸發舟，將生長腔內的氣壓抽至10^-4Pa以下，在ZnTe薄膜上沉積5nm的Cu，沉積速率為0.1 ? /S；

F.換上裝有高純SnTe粉蒸發舟，將生長腔內的氣壓抽至10^-4Pa以下，在Cu薄膜上沉積60nm的SnTe，沉積速率為1 ? /S；

G.換上裝有高純Ni粉蒸發舟，將生長腔內的氣壓抽至10^-4Pa以下，在SnTe薄膜上沉積200nm的Ni金屬電極，沉積速率為2 ? /S；

H.將沉積完ZnTe，Cu，SnTe，Ni的電池取出，放入充滿氮氣的退火爐中，設定退火溫度為220℃，退火35分鐘，取出并冷卻至室溫；

5）背電極金屬層（6）

背電極金屬層為Ni，厚度在100-200nm。

2.根據權利要求1所述的基于ZnTe：Cu/SnTe復合緩沖層作為背電極緩沖層的CdTe薄膜太陽能電池，其特征在于，所述的導電玻璃層（1）與窗口層（3）之間還有高阻層（2），所述的高阻層（2）為氧化鋅錫，或者氧化鋅，或者氧化鋅鎂；厚度為20-60nm。

3.一種如權利要求1或2所述的基于ZnTe：Cu/SnTe復合緩沖層作為背電極緩沖層的CdTe薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括電池各功能薄膜層的生長、處理以及基于復合緩沖層的生長，具體制備步驟如下：

1）導電玻璃層（1）的制備：將購置的含有透明導電層的玻璃依次用玻璃清潔劑，無水乙醇和純水清洗，并且用氮氣吹干；

2）窗口層（3）的制備：采用磁控濺射法，化學浴沉積法，熱蒸鍍法或者CVD法制備CdS層；

3）吸收層（4）的制備：采用近距離升華法，磁控濺射法或者CVD法制備CdTe層；

4）吸收層（4）的CdCl₂處理：將CdCl₂的水溶液均勻的噴涂一層薄層在CdTe表面，并將其置于擴散退火爐中進行退火處理；

5）緩沖層（5）的制備：用熱蒸鍍法或者磁控濺射法制備ZnTe：Cu/SnTe復合緩沖層；

6）背電極金屬層（6）的制備：采用熱蒸鍍或者磁控濺射法制備Ni的金屬背電極。

4.根據權利要求3所述的基于ZnTe：Cu/SnTe復合緩沖層作為背電極緩沖層的CdTe薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，當導電玻璃層（1）與窗口層（3）之間還有高阻層（2），高阻層（2）的方法為：采用磁控濺射法，熱蒸鍍法或者CVD法制備高阻層（2）。