一种n型双面碲化镉太阳电池制造技术

本发明专利技术提供了一种n型双面碲化镉太阳电池，旨在解决现有技术中n型CdTe太阳电池光吸收效果较差，n型CdTe太阳电池综合性能较差的问题。一种n型双面碲化镉太阳电池，从正面到背面依次包括：玻璃衬底、透光前电极、窗口层、n型CdTe吸收层、宽禁带的透明缓冲层和透光背电极；n型CdTe吸收层和过渡金属氧化物薄膜之间形成内建电场；透明缓冲层的功函数低于n型CdTe吸收层的功函数，n型CdTe吸收层和透明缓冲层之间形成背电场；窗口层为高功函数的过渡金属氧化物薄膜。解决了现有技术中n型CdTe太阳电池吸光效果差的问题，结合n型CdTe吸收层容易与材料形成欧姆接触，解决了现有技术中p型CdTe吸收层的高背面势垒的问题。型CdTe吸收层的高背面势垒的问题。型CdTe吸收层的高背面势垒的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种n型双面碲化镉太阳电池


[0001]本专利技术属太阳能光伏发电
，具体涉及一种n型双面碲化镉太阳电池。

技术介绍

[0002]太阳能光伏发电技术以其能源转换直接、资源丰富、度电成本低等优势已成为可再生能源技术创新、实现碳中和目标的核心技术之一。碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池有着光学吸收系数高、弱光性能好、温度系数小、生产工艺简单等独特优势，在光伏建筑一体化及“光伏+”创新应用等方面具有很大发展前景，是目前产业化生产规模最大的薄膜太阳电池技术。太阳电池的工作原理为：在pn结形成的内建电场作用下，太阳光激发产生的电子空穴对分别移动到电池两端，形成光生电流和光生电势，电池两端的电极将电流引出为负载供电。
[0003]目前CdTe太阳电池大都采用p型CdTe作为光学吸收层，电池结构一般为：玻璃、透明导电薄膜、窗口层、p型CdTe吸收层、缓冲层、背电极。其中，玻璃作为衬底为太阳电池提供机械保护，及作为受光面允许太阳光进入电池内部；透明导电薄膜作为前电极传导电流；窗口层为n型半导体，与p型CdTe吸收层形成pn结，形成内建电场；CdTe吸收层是电池的核心部分，主要用于吸收太阳光并激发产生电子和空穴；缓冲层主要用于降低背面接触势垒；背电极主要用于传导电流。
[0004]目前采用n型CdTe作为光学吸收层的太阳电池报道非常少，主要采用金属栅线作为前电极，超薄Au或p型半导体与n型CdTe接触，形成内建电场。
[0005]传统单面太阳电池主要通过正面(距pn结较近面)接收太阳直射光，对环境中的散射光、地面和建筑等产生的反射光无法有效利用。而双面太阳电池采用对称结构，将电池背面的金属全电极换为栅线电极或透明电极，实现双面受光，增加对太阳光的利用，从而增加电池发电功率。
[0006]由于p型CdTe吸收层功函数高(～5.7eV)与金属电极直接接触会产生较大的势垒，影响器件空穴输运。目前研究中主要采用在CdTe与金属电极间制备缓冲层(背接触层)，减少背面复合，促进器件空穴输运，但效果仍不理想。P型CdTe的背面势垒已成为影响CdTe电池效率提升的重要因素。而n型CdTe吸收层功函数较低(～4.5eV)，容易与材料形成欧姆接触，n型CdTe吸收层可以很好解决背面势垒问题。
[0007]然而，目前报道的采用n型CdTe吸收层的太阳电池在窗口层选型上存在一定问题：主要采用禁带较窄的p性半导体(Cu2Te等)或透光度较差的超薄Au薄膜，导致光学吸收损失较大，目前制备的n型CdTe太阳电池性能较差。此外，目前制备的n型CdTe太阳电池背电极均为全金属电极，背面均不透光，无法实现双面受光，减少了对太阳光的利用。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种n型双面碲化镉太阳电池，旨在解决现有技术中n型CdTe太阳电池光吸收效果较差，导致n型CdTe太阳电池综合性能较差的问题。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种n型双面碲化镉太阳电池，从正面到背面依次包括：玻璃衬底、透光前电极、窗口层、n型CdTe吸收层、宽禁带的透明缓冲层和透光背电极；所述n型CdTe吸收层和所述过渡金属氧化物薄膜之间形成内建电场；所述透明缓冲层的功函数低于所述n型CdTe吸收层的功函数，且n型CdTe吸收层和透明缓冲层之间形成背电场；所述窗口层为高功函数的过渡金属氧化物薄膜。
[0010]1、相对于p型CdTe吸收层的高背面势垒，n型CdTe吸收层容易与材料形成欧姆接触，解决了背面势垒的问题。
[0011]2、本专利技术中窗口层采用高功函数的过渡金属氧化物薄膜，高功函数的过渡金属氧化物薄膜与n型CdTe吸收层之间功函数差异较大，可以形成较强的内建电场；另一方面，高功函数的过渡金属氧化物薄膜禁带宽度较宽，有利于减少正面光学吸收损失。
[0012]3、采用宽禁带的透明缓冲层，有利于减少背面光学吸收损失，透明缓冲层的功函数低于所述n型CdTe吸收层的功函数，n型CdTe吸收层和透明缓冲层之间形成背电场，有利于电子输运。此外，透明缓冲层和透光背电极均可以透光，使得n型CdTe吸收层双面可以吸光，形成了n型双面透光结构，提高了光吸收效率。
[0013]进一步改进的方案：宽禁带的所述透明缓冲层的禁带宽度大于2eV。
[0014]进一步改进的方案：所述透明缓冲层的功函数小于4.3eV。
[0015]进一步改进的方案：宽禁带的所述透明缓冲层为硫化镉、氧化锌、氧化锌与氧化镁合金、氧化锌与硫化锌合金、硫化镉与氧化镉合金、氟化锂或氟化镁。
[0016]进一步改进的方案：高功函数的所述过渡金属氧化物薄膜的功函数大于5.5eV。
[0017]进一步改进的方案：高功函数的所述过渡金属氧化物薄膜为氧化钼薄膜、氧化钒薄膜、氧化钨薄膜或氧化镍薄膜。
[0018]进一步改进的方案：所述透光背电极为金属栅线。
[0019]进一步改进的方案：所述金属栅线为金栅线、银栅线、铜栅线、铝栅线或镁栅线。
[0020]进一步改进的方案：所述透光背电极为透明导电薄膜。
[0021]进一步改进的方案：所述透明导电薄膜为掺铟氧化锡薄膜、掺铝氧化锌薄膜或氟掺杂氧化锡薄膜。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术中的正面窗口层采用高功函数的过渡金属氧化物薄膜，禁带宽度较宽，相对于现有的n型CdTe太阳电池，正面吸光效果更好；此外，通过宽禁带带的透明缓冲层和透光背电极均可以透光，使得n型CdTe吸收层背面可以吸光，形成了n型双面透光结构，光吸收效率显著提高；解决了现有技术中的n型CdTe太阳电池光吸收效果较差的问题。
[0024]窗口层采用高功函数的过渡金属氧化物薄膜与n型CdTe吸收层之间功函数差异较大，可以形成较强的内建电场；采用宽禁带的透明缓冲层，透明缓冲层的功函数低于所述n型CdTe吸收层的功函数，且n型CdTe吸收层和透明缓冲层之间形成背电场，有利于电子输运，进一步提高了n型CdTe太阳电池性能。
[0025]采用本专利技术中的技术方案，充分解决了现有技术中n型CdTe太阳电池吸光效果差的问题，结合n型CdTe吸收层容易与材料形成欧姆接触，解决了现有技术中p型CdTe吸收层的高背面势垒的问题，本专利技术中的n型CdTe太阳电池相对于现有的n型CdTe太阳电池和p型CdTe太阳电池具备显著的性能优势。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。
[0027]图1是本专利技术的结构示意图。
[0028]1‑
玻璃衬底；2
‑
透光前电极；3
‑
窗口层；4
‑
n型CdTe吸收层；5
‑
透明缓冲层；6
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种n型双面碲化镉太阳电池，其特征在于，从正面到背面依次包括：玻璃衬底、透光前电极、窗口层、n型CdTe吸收层、宽禁带的透明缓冲层和透光背电极；所述n型CdTe吸收层和所述过渡金属氧化物薄膜之间形成内建电场；所述透明缓冲层的功函数低于所述n型CdTe吸收层的功函数，且n型CdTe吸收层和透明缓冲层之间形成背电场；所述窗口层为高功函数的过渡金属氧化物薄膜。2.根据权利要求1所述的一种n型双面碲化镉太阳电池，其特征在于：宽禁带的所述透明缓冲层的禁带宽度大于2eV。3.根据权利要求1所述的一种n型双面碲化镉太阳电池，其特征在于：所述透明缓冲层的功函数小于4.3eV。4.根据权利要求1所述的一种n型双面碲化镉太阳电池，其特征在于：所述的宽禁带透明缓冲层为硫化镉、氧化锌、氧化锌与氧化镁合金、氧化锌与硫化锌合金、硫化镉与氧化镉合...

【专利技术属性】
技术研发人员：何帆，
申请(专利权)人：乐山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：