碲化镉薄膜太阳电池.ppt

与CdTe不同的是，CdS薄膜在非化学计量比的时候，本身是N型。CdS薄膜可以用与CdTe同样的方法沉积。因为它具有与CdTe非常相似的性质。出于产业化的考虑，下面几种技术的研究受到强烈的关注：第30页，共66页，星期日，2025年，2月5日CdS薄膜沉积进技术升华/凝结，如窄间隔升华法和热壁升华法。电沉积（电镀）丝网印刷另外一种方法尤其适合CdS——化学浴沉积（CBD化学镀）。这种方法是在80℃左右的温度下，用含有Cd与S的亚稳态溶液反应，浸泡在溶液中的衬底表面形成比较薄的CdS薄膜。其化学反应式如下：这样形成的CdS薄膜附着比较紧，而且，即使在膜较薄的情况下也很均匀。但有一个潜在的缺点，在CdTe与CdS之间形成的突变结时，CdS与CdTe之间有明显的晶格失配。第31页，共66页，星期日，2025年，2月5日化学浴沉积（Chemicalbathdeposition）是指将经过表面活化处理的衬底在沉积液中，不外加电场或其它能量，在常压、低温（30~90℃）下通过控制反应物的络合和化学反应，在衬底上沉积薄膜的一种薄膜制备方法。第32页，共66页，星期日，2025年，2月5日3.2.2.4、p-CdTe层

CdTe层跟CdS一样具有多晶的结构，但通常使用p-型掺杂。它的能隙值为1.45eV，正好位于理想太阳电池的能隙范围之间。CdTe也具有很高的吸光系数，所以为吸收层的最佳材料。CdTe层的厚度一般在2～8um之间。第33页，共66页，星期日，2025年，2月5日大部分CdTe薄膜的沉积技术，都依赖于下述一个或两个性质：如果把CdTe在真空状态下加热到600℃，将会分解出等量的Cd和Te，剩余的残留物仍然是符合化学配比的CdTe。把凝结在衬底上的CdTe保持在400℃以上（或者在沉积之后加热到这个温度），得到的化学计量比的化合物会是稳定的固相。第34页，共66页，星期日，2025年，2月5日这些性质使得生产CdTe薄膜相对容易，也更加适合制作薄膜太阳电池：只要衬底温度足够高，不必在意符合化学配比。CdTe或者Cd+Te,或者有Cd和Te元素的可分解的化合物都可以作为原始料。到达衬底上的Cd和Te化学计量比即使并非1:1，只要衬底在实际的沉积期间或者之后被加热到400～500℃或者更高，就会有符合（或接近）化学计量比的CdTe凝结。第35页，共66页，星期日，2025年，2月5日在更高的温度下，粘附系数减小（重升华）。由于自然形成的微小化学计量失配，造成Cd缺失，多半成为空位，从而获得P型摻杂效应。不用其他摻杂手段。典型的摻杂水平大约1015cm-3。如果薄膜在较低的温度下沉积，那么就没有必要照顾化学计量比，但是可以通过加热形成符合化学计量比的化合物。这就使得有许多薄膜沉积技术可以应用。唯一的要求是去除那些会危及本身P型摻杂和载流子寿命的干扰杂质。工业上得到高纯度（达到99.999%）的这些元素和化合物是可能的，因为通过标准的冶金过程可以很容易把Cd和Te元素纯化。第36页，共66页，星期日，2025年，2月5日3.2.2.5、背面电极接触

背面电极通常是使用Ag或Al，它提供CdTe电池的一个低电阻连接，但由于在p-CdTe上要形成好的欧姆接触比较困难。因为背面电极的高导电性，所以它的厚度通常要很薄才行。大部分形成背面电极技术，都包括以下几个步骤：刻蚀CdTe表面，以产生Te-riched的表面状态，因此在CdTe于金属层之间产生p+的区域，这层p+区域可降低金属与CdTe之间的能量障碍。镀上Ag、Al等金属层在150℃以上，做热处理以促进的形成。第37页，共66页，星期日，2025年，2月5日3.2.3CdTe薄膜的制造技术

在过去一段时间里，人们已经进行了大量的薄膜沉积方法的研究，所有的这些研究使得电池的效率已经超过了10%。但是，只有几种方法适合大规模生产。以下介绍一些已经发展到工业化的方法。第38页，共66页，星期日，2025年，2月5日关于CdTe太阳电池的薄膜制造，目前已有多种可行的技术可以被采用，例如有物理气相淀积、密闭空间升华法、气相传输淀积法、溅镀法、电解淀积法、网印淀积法等。各方法各有其利弊得失，其中电解淀积法是最便宜的方法之一，同时也是目前工业界所采用的主要方法，淀积时温度较低，所耗用碲元素也最少。在玻璃基板的选用上，使用耐高温（～600℃）的硼玻璃作为基板，转换效率可达16%，而使用不耐高温但是成本较低的钠玻璃基板也可达到12%的转换效率。第39页，共66页，星期日，2025年，2月5日物理气相淀积法（PVD）顾名思义是以物理机制来进行薄膜淀积的制造技术，所谓物理机制是物质