CdTe太阳能电池知识.ppt

　近空间升华法沉积设备示意图 3.碲化镉太阳能电池制作工艺 CdTe在高于450度时升华并分解，当它们沉积在较低温度的衬底上时，再化合形 成多晶薄膜。为了制取厚度均匀、化学组份均匀、晶粒尺寸均匀的薄膜，不希望 镉离子和碲离子直接蒸发到衬底上。因此，反应室要用保护性气体维持一定的气 压。这样，源和衬底间的距离必须很小。 显然，保护气体的种类和气压、源的温度、衬底的温度等，是这种方法的最关键 的制备条件。保护气体以惰性气体为佳，也可以用氮气和空气。其中，氦气最 好，被国外大多数研究组采用。 3.碲化镉太阳能电池制作工艺 近空间升华法是目前被用来生产高效率CdTe薄膜电池最主要的方法------蒸发源是被置于一与衬底同面积的容器内，衬底与源材料要尽量靠近放置，使得两者之间的温度差尽量小，从而使薄膜的生长接近理想平衡状态。使用化学计量准确的源材料，也可以得到化学计量准确的CdTe薄膜。一般衬底的温度可以控制在450～600℃之间，而高品质的薄膜可以在大约 1um/min 的速率沉积下得到。 3.碲化镉太阳能电池制作工艺 3.碲化镉太阳能电池制作工艺 CdTe吸收层的CdCl2处理 几乎所有沉积技术所得到的CdTe薄膜，都必须再经过CdCl2处理。CdCl2处理能够进一步提高CdTe/CdS异质结太阳电池的转换效率，原因是：①能够在CdTe和CdS之间形成 界面层，降低界面缺陷态浓度；②导致CdTe膜的再次结晶化和晶粒的长大，减少晶界缺陷；③热处理能够钝化缺陷、提高吸收层的载流子寿命。将CdTe薄膜置于约400℃的CdCl2环境之下，它将会发生以下的反应 因此，藉着区域性气相的传输作用，CdCl2的存在促进了CdTe的再结晶过程。不仅比较小的晶粒消失了，连带着CdTe与CdS的界面结构也比较有次序。 3.碲化镉太阳能电池制作工艺 经CdCl2处理后CdTe和CdS的平均晶粒尺寸都大约从0.1um增加到0.5um 。 3.碲化镉太阳能电池制作工艺——背接触层 CdTe具有很高的功函数(～ 5．5eV)，与大多数的金属 都难以形成欧姆接触。一 种可行的方法是先对CdTe 薄膜表面进行化学刻蚀， 再沉积高掺杂的背接触材 料。 CdTe太阳能电池 10cm*10cm小型碲化镉薄膜太阳能电池模组 碲化镉太阳能电池研究进展 碲化镉太阳能电池原理 碲化镉太阳能电池制作工艺 碲化镉太阳能电池成本估算 碲化镉太阳能电池优势与缺陷 1.研究进展 第一个CdTe太阳能电池是由RCA实验室在CdTe单 晶上镀上In的合金制得的。其光电转换效率为2.1％ 1.研究进展 n--CdTe／p-Cu2-1Te 7% 稳定性 结构 效率 存在问题 1963年，第一个异质结CdTe薄膜电池诞生。 1982年，Kodak实验室里由化学沉积法在P型的 CdTe上制备一层超薄的CdS。制备出效率超过10％ 的异质结p-CdTe／n—CdS薄膜太阳能电池 1.研究进展 glass/TCO／CdS／CdTe 1.研究进展 目前，小面积CdTe太阳电池的最高转换效率为 16．5%(Voc：845．0mv，Jsc：25．9mA／cm2， FF： 75．51％,0．94m2)。 由美国可再生能源国家实验室创造，组件效率达到 10．7％。 1.研究进展 小面积电池的转换效率已经达到了16.5% 四川大学正在进行0.1m2组件生产线的建设和大面积 电池生产技术的研发。 四川大学制备出效率为13.38%的小面积电池， 54cm2集成组件效率达到7％ 商业组件的转换效率约10% 现状 高效、稳定且相对 低成本 吸收系数～105/cm CdTe多晶薄膜制备 技术较多，且简单 直接禁带半导体 Ⅱ一Ⅵ族化合物 能隙为1．45eV CdTe 2.碲化镉太阳能电池原理 2.碲化镉太阳能电池原理 CdTe太阳能电池发电的原理是基于光伏效应，即由太阳光子与半导体相互作而 产生电势从而输出电流对外做功。 p/n结型太阳能电池的基本工作原理是：P型半导体和n型半导体结合在一 起形成p-n结，由于多数载流子的扩散形成空间电荷区，同时形成一个不断增 强的从n型到P型半导体的内建电场，导致多数载流子反向飘移。当这一过程 达到平衡，扩散电流和飘移电流相等。当有光照射p-n结，且光子能量大于P-n 结的禁带宽度时。吸收层的电子获得能量跃迁到导带，同时在价带中产生空穴。 在P-n结附近会产生电子．空穴对。产生的非平衡载流子由于内建电场作用向 空间电荷区两端漂移从而产生光生电势。将p-n结与外电路导通，电路中会出 现电流。这一现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。 2.碲化镉太阳能电池原理 s