柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，其由以下7個(gè)部分組合而成：1)、透明的柔性襯底薄膜材料層；2)、在所述柔性襯底薄膜材料層上低溫沉積有ZnxCd1-xO形成的透明導(dǎo)電薄膜層；3)、在所述透明導(dǎo)電薄膜層的部分位置上形成負(fù)極；4)、設(shè)置在所述透明導(dǎo)電薄膜層上的CdS薄膜窗口層，5)、設(shè)置在所述CdS薄膜窗口層上的CdTe薄膜吸收層；6)、設(shè)置在所述CdTe薄膜吸收層上的背電極金屬接觸層；7)、設(shè)置在所述背電極金屬接觸層上的柔性薄膜材料封裝層。本實(shí)用新型具有成本低，效率高和滿足不同領(lǐng)域需求的優(yōu)點(diǎn)，且可以應(yīng)用于低溫工藝的柔性襯底薄膜CdTe薄膜太陽(yáng)能電池的大批量制備。
【專利說(shuō)明】柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及納米無(wú)機(jī)化合物能源材料制造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其設(shè)及一種柔性 襯底CdTe (蹄化簡(jiǎn)）薄膜太陽(yáng)能電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能作為一種清潔、無(wú)污染、取之不盡用之不竭的自然能源，越來(lái)越受到人們的 重視。太陽(yáng)能電池可W直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，在太陽(yáng)能的直接利用中有很大的優(yōu)勢(shì)。人 們對(duì)太陽(yáng)能電池的研究，可W分為體太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池的研究。體太陽(yáng)能電池 是指用化合物半導(dǎo)體的單晶、多晶錠切片為材料基礎(chǔ)制備的太陽(yáng)能電池。它的致命弱點(diǎn)是 材料消耗大，制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。所W，人們更加傾向于薄膜太陽(yáng)能電池的研究。 [000引在各種類型的薄膜電池中，CdTe薄膜電池由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料易得，制造成本低等 優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展速度較快。CdTe是一種化合物半導(dǎo)體，在太陽(yáng)電池中一般作吸收層。由于它的直 接帶隙為1. 45eV左右，與太陽(yáng)光譜非常匹配，最適合于光電能量轉(zhuǎn)換，是一種良好的PV材 料，具有很高的理論效率（28% )，性能很穩(wěn)定，一直被光伏業(yè)界看重。
[0004] 因此，研究本 申請(qǐng)人:致力于開(kāi)發(fā)一種低成本，高效率的新型柔性襯底CdTe薄膜太 陽(yáng)能電池。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的，就是提出一種低成本，高效率的柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電 池。
[0006] 本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，由 W下7個(gè)部分組合而成；1)、透明的柔性襯底薄膜材料層；2)、在所述柔性襯底薄膜材料層 上低溫沉積有Zn,Cdi_,0形成的透明導(dǎo)電薄膜層；3)、在所述透明導(dǎo)電薄膜層的部分位置上 絲網(wǎng)印刷銀漿，形成的用于匯集電流的負(fù)極；4)、設(shè)置在所述透明導(dǎo)電薄膜層未印刷銀漿的 位置上的CdS薄膜窗口層，5)、設(shè)置在所述CdS薄膜窗口層上的CdTe薄膜吸收層；6)、設(shè)置 在所述CdTe薄膜吸收層上的背電極金屬接觸層；7)、設(shè)置在所述背電極金屬接觸層上的柔 性薄膜材料封裝層，用于對(duì)背電極進(jìn)行密封保護(hù)。
[0007] 較佳的，所述化yCdi_yO中的X的值為0. 45?0. 5。
[000引較佳的，所述透明導(dǎo)電薄膜層的電阻率為2.3X1(T3(Q ? cm)。
[0009] 較佳的，所述CdS薄膜窗口層的厚度為90?llOnm的CdS薄膜。
[0010] 較佳的，所述背電極金屬接觸層為鑲電極或者侶電極或者銅電極或者金電極。
[0011] 一種上述的柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，采用如下的制備步驟：
[0012] a、制備透明的柔性襯底薄膜材料層；
[0013] b、在所述柔性襯底薄膜材料層上低溫沉積化yCdi_yO,制備形成透明導(dǎo)電薄膜層；
[0014] C、在所述透明導(dǎo)電薄膜層的部分位置上絲網(wǎng)印刷銀漿，制備形成用于匯集電流的 負(fù)極；
[0015] t在所述透明導(dǎo)電薄膜層的部分位置上制備CdS薄膜窗口層，所述CdS薄膜窗口 層與所述負(fù)極不直接接觸；
[0016] e、在所述CdS薄膜窗口層上制備CdTe薄膜吸收層；
[0017] f、在所述CdTe薄膜吸收層上制備背電極金屬接觸層；
[0018] g、在所述背電極金屬接觸層上制備柔性薄膜材料封裝層，用于對(duì)背電極進(jìn)行密封 保護(hù)；
[0019] K獲得柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池。
[0020] 較佳的，所述步驟b中所述透明導(dǎo)電薄膜層采用化yCdi_yO低溫沉積工藝，所述透明 導(dǎo)電薄膜層采用反應(yīng)式磁控瓣射方法制備，祀材為化/Cd按照一定比例組成的合金，化和 Cd的純度分別達(dá)到99. 99% W上。
[0021] 在沉積形成透明導(dǎo)電薄膜層之前，先將所述柔性襯底薄膜材料層用超聲波己醇清 洗lOmin，再用去離子水超聲清洗lOmin，最后用氮?dú)獯蹈桑怀练e時(shí)，所述柔性襯底薄膜材料 層的溫度為200°C，沉積室背景壓強(qiáng)小于5 X l(T3Pa，瓣射電壓400V，沉積時(shí)間15min。
[0022] 較佳的，所述步驟d中的所述CdS薄膜窗口層采用化學(xué)沉積法制備工藝，制作CdS 薄膜采用的化學(xué)藥品包括醋酸氨、醋酸簡(jiǎn)、氨水和硫脈，控制化學(xué)反應(yīng)時(shí)間、溫度，使所述透 明導(dǎo)電薄膜層上面均勻淀積一層厚度約為90?llOnm的CdS薄膜，并用CdCl2涂覆在CdS 上，并加熱到350°C?400°C進(jìn)行退火處理。
[0023] 較佳的，所述步驟e中所述的CdTe薄膜吸收層采用電解淀積工藝，將含有CcT及 HTe0 2+的電解液進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng)，從而得到Cd和Te并淀積形成CdTe薄膜；在電解淀積 過(guò)程中，得到厚度為3 ym的薄膜，并用CdCl2涂覆在CdTe上，并加熱到350°C?400°C進(jìn)行 退火處理。
[0024] 較佳的，所述步驟f中首先對(duì)所述CdTe薄膜吸收層的表面進(jìn)行化學(xué)刻蝕，再高濃 度滲雜背接觸材料，所述背接觸材料是CdS/CdTe/ZnTe ;化，所述CdS/CdTe/ZnTe ;化的成 膜厚度為45?55nm ;45?55nm，形成歐姆接觸，提高太陽(yáng)能薄膜電池性能。
[0025] 綜上所述，本實(shí)用新型柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池及其制備方法具有如下有 近:效果：
[0026] 1、本實(shí)用新型所開(kāi)發(fā)的新型柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，具有成本低，效率高 和滿足不同領(lǐng)域需求的優(yōu)點(diǎn)。
[0027] 2、本實(shí)用新型采用柔性襯底，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池可W在一定的角度內(nèi)彎折，W此滿 足不同場(chǎng)合的需求，適用范圍廣。
[002引 3、本實(shí)用新型所開(kāi)發(fā)的新型柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池制備方法，有效的降 低了工藝的復(fù)雜度和制造成本，具有成膜質(zhì)量好、工藝簡(jiǎn)單和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，是一種制備 高質(zhì)量柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)電池的有效的方法。
[0029] 4、本實(shí)用新型具體的通過(guò)采用化xCdl-xO低溫沉積工藝，降低工藝的復(fù)雜度；CdS 薄膜窗口層采用化學(xué)沉積法（CBD)制備工藝，成本低廉；CdTe薄膜吸收層采用電解淀積工 藝，制作CdTe背電極金屬接觸時(shí)，形成歐姆接觸，進(jìn)一步有效提高太陽(yáng)能薄膜電池的性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：
[0031] 圖1為具體實(shí)施例柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：
[0033] 柔性襯底薄膜材料層1，透明導(dǎo)電薄膜層2,負(fù)極3, CdS薄膜窗口層4, CdTe薄膜吸 收層5,背電極金屬接觸層6,柔性薄膜材料封裝層7。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 本實(shí)施例公開(kāi)了一種柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，其由7個(gè)部分組合而成，該 7個(gè)部分分別為柔性襯底薄膜材料層1、透明導(dǎo)電薄膜層2、負(fù)極3、CdS薄膜窗口層4、CdTe 薄膜吸收層5、背電極金屬接觸層6和柔性薄膜材料封裝層7。
[0035] 如圖1所示，本實(shí)施例具體為底層設(shè)置透明的柔性襯底薄膜材料層1 ;在柔性襯底 薄膜材料層1上低溫沉積有化共di_并形成的透明導(dǎo)電薄膜層2 ;在透明導(dǎo)電薄膜層2的部 分位置上絲網(wǎng)印刷銀漿，形成的用于匯集電流的負(fù)極3 ;4)、設(shè)置在透明導(dǎo)電薄膜層2未印 刷銀漿的位置上的CdS薄膜窗口層4 ;設(shè)置在CdS薄膜窗口層4上的CdTe薄膜吸收層5 ;設(shè) 置在CdTe薄膜吸收層5上的背電極金屬接觸層6 ;設(shè)置在背電極金屬接觸層6上的柔性薄 膜材料封裝層7,用于對(duì)背電極進(jìn)行密封保護(hù)。
[0036] 具體的，本實(shí)施例選用的化,Cdi_,0中的X的值為0. 45?0. 5,如X選用0. 5,則形 成Zn。.5Cd。.50，形成的透明導(dǎo)電薄膜層2的電阻率為2.3Xl(^3(Q?cm)。CdS薄膜窗口層4 的厚度為90?llOnm的CdS薄膜。背電極金屬接觸層6為鑲電極或者侶電極或者銅電極 或者金電極。
[0037] 當(dāng)然了，技術(shù)人員還可W根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，如形成的所述透明導(dǎo)電薄 膜層的電阻率調(diào)整了 2. 3X1(T3(Q ? cm)左右的其他數(shù)值等，此處不再寶述。
[003引本實(shí)施例還提出了一種上述的柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，具體 采用如下的制備步驟：
[0039] a、制備透明的柔性襯底薄膜材料層；
[0040] b、在所述柔性襯底薄膜材料層上低溫沉積化yCdi_yO,制備形成透明導(dǎo)電薄膜層；
[004U C、在所述透明導(dǎo)電薄膜層的部分位置上絲網(wǎng)印刷銀漿，制備形成用于匯集電流的 負(fù)極；
[0042] d)、在所述透明導(dǎo)電薄膜層的部分位置上制備CdS薄膜窗口層，所述CdS薄膜窗口 層與所述負(fù)極不直接接觸；
[0043] e)、在所述CdS薄膜窗口層上制備CdTe薄膜吸收層；
[0044] f)、在所述CdTe薄膜吸收層上制備背電極金屬接觸層；
[0045] g)、在所述背電極金屬接觸層上制備柔性薄膜材料封裝層，用于對(duì)背電極進(jìn)行密 封保護(hù)；
[0046] h)、獲得柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池。
[0047] 具體的，本實(shí)施例所述步驟b中所述透明導(dǎo)電薄膜層采用化共di_,0低溫沉積工藝， 所述透明導(dǎo)電薄膜層采用反應(yīng)式磁控瓣射方法制備，祀材為化/Cd按照一定比例組成的合 金，化和Cd的純度分別達(dá)到99. 99% W上。
[0048] 在沉積形成透明導(dǎo)電薄膜層之前，先將所述柔性襯底薄膜材料層用超聲波己醇清 洗lOmin，再用去離子水超聲清洗lOmin，最后用氮?dú)獯蹈?；沉積時(shí)，所述柔性襯底薄膜材料 層的溫度為200°C，沉積室背景壓強(qiáng)小于5 X l(T3Pa，瓣射電壓400V，沉積時(shí)間15min。
[0049] 本實(shí)施例所述步驟d中的所述CdS薄膜窗口層采用化學(xué)沉積法制備工藝，制作CdS 薄膜采用的化學(xué)藥品包括醋酸氨、醋酸簡(jiǎn)、氨水和硫脈，控制化學(xué)反應(yīng)時(shí)間、溫度，使所述透 明導(dǎo)電薄膜層上面均勻淀積一層厚度約為90?llOnm的CdS薄膜，并用CdCl2涂覆在CdS 上，并加熱到350°C?400°C進(jìn)行退火處理。
[0化0] 本實(shí)施例的所述步驟e中所述的CdTe薄膜吸收層采用電解淀積工藝，將含有Cd" 及HTeO"的電解液進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng)，從而得到Cd和Te并淀積形成CdTe薄膜；在電解淀 積過(guò)程中，得到厚度為3 ym的薄膜，并用CdCl2涂覆在CdTe上，并加熱到350°C?400°C進(jìn) 行退火處理。
[0051] 本實(shí)施例的所述步驟f中首先對(duì)所述CdTe薄膜吸收層的表面進(jìn)行化學(xué)刻蝕，再高 濃度滲雜背接觸材料，所述背接觸材料是CdS/CdTe/ZnTe ;化，所述CdS/CdTe/ZnTe ;化的 成膜厚度為45?55nm ;45?55nm，形成歐姆接觸，提高太陽(yáng)能薄膜電池性能。
[0化2] 示例性的，本實(shí)施例所述步驟d中的CdS薄膜窗口層采用化學(xué)沉積法（CBD)制備 工藝，制作CdS薄膜采用的化學(xué)藥品為醋酸氨、醋酸簡(jiǎn)、氨水、硫脈等?？刂苹瘜W(xué)反應(yīng)時(shí)間、 溫度等，使化yCdi_yO組成的導(dǎo)電膜上面均勻淀積一層厚度約為90?110皿的CdS薄膜，并 用CdCls涂覆在CdS上，并加熱到350°C?400°C進(jìn)行退火處理。
[0化3] 上述化學(xué)沉積總的化學(xué)反應(yīng)式為：
[0054] Cd (畑3) 42++SC (畑2) 2+20H-一 CdS+CH 2馬巧&0+4畑3;
[005引 由于CdS溶度積很小，極易產(chǎn)生CdS沉淀。因此，只有控制好Cd"，S2-的分解速度， 才能生成均勻、致密的薄膜。
[0化6] 下面為通過(guò)試驗(yàn)得到的不同溫度下的成膜速度對(duì)比表：
[0057]

【權(quán)利要求】
1. 一種柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，由以下7個(gè)部分組合而成： 1) 、透明的柔性襯底薄膜材料層； 2) 、在所述柔性襯底薄膜材料層上低溫沉積有Zr^CdhO形成的透明導(dǎo)電薄膜層； 3) 、在所述透明導(dǎo)電薄膜層的部分位置上絲網(wǎng)印刷銀漿，形成的用于匯集電流的負(fù) 極； 4) 、設(shè)置在所述透明導(dǎo)電薄膜層的未印刷銀漿的位置上的CdS薄膜窗口層； 5) 、設(shè)置在所述CdS薄膜窗口層上的CdTe薄膜吸收層； 6) 、設(shè)置在所述CdTe薄膜吸收層上的背電極金屬接觸層； 7) 、設(shè)置在所述背電極金屬接觸層上的柔性薄膜材料封裝層，用于對(duì)背電極進(jìn)行密封 保護(hù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述Zn fdhO中 的x的值為0. 45?0. 5。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述透明導(dǎo) 電薄膜層的電阻率為2. 3X1(T3D，⑶。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述CdS薄 膜窗口層的厚度為90?llOnm的CdS薄膜。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的柔性襯底CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述背電極 金屬接觸層為鎳電極或者鋁電極或者銅電極或者金電極。
【文檔編號(hào)】H01L31/0264GK204204871SQ201420700851
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】劉長(zhǎng)柱, 蘇青峰, 張根發(fā), 馮世軍 申請(qǐng)人:上海聯(lián)孚新能源科技集團(tuán)有限公司