硝磷酸腐蚀及不同背接触层对CdTe薄膜太阳电池性能的影响研究

摘要

21世纪以来，在能源、环境问题日趋严重的形式下，我国将太阳电池的研发和推进产业化列入相应的国家计划，同时增加了对太阳电池的投入。CdTe太阳电池作为一种高效、廉价、稳定的薄膜太阳电池，受到了广泛重视。 在CdTe太阳电池的制备过程中，CdTe多晶薄膜的腐蚀是一道重要的工序。有报道的腐蚀溶液有：溴甲醇(BM)、HNO<,3>：H<,3>PO<,4>(NP)和K<,2>CrO7：H<,2>SO<,4>(KD)等。通常采用的是BM腐蚀，但是溴甲醇腐蚀液极易挥发，具有刺激性气味，污染严重，不适合工业化生产。本文采用溴甲醇(BM)和硝磷酸(NP)两种腐蚀方法腐蚀CdTe薄膜。BM腐蚀液浓度为溴0.02ml+100m1，腐蚀时间为lOs左右。NP溶液浓度为硝酸1％+磷酸70％+去离子水29％，腐蚀时间为60s。对NP腐蚀后的CdTe薄膜,我们通过AFM分析，发现CdTe相对于腐蚀前晶界变宽：通过XRD分析，发现了六方相的Te(101)衍射峰。 我们制备了5种背接触结构的10个系列的电池。通过XRD和XPS分析，证实了对于NP腐蚀，含Cu背接触的样品在退火后生成了Cu<,x>Te(1-V特性曲线的分析，我们发现NP腐蚀的性能较好的电池在偏压0-0.5V范围内，存在一个较为明显的背结。通过对比，我们发现采用NP腐蚀后，以ZnTe／ZnTe：Cu作为背接触，经190℃退火制备的电池表现出较好的性能。Cu与Te反应生成了Cu<,x>Te相，Cu<,x>TeI有利于长波吸收，并改善背接触。同时,ZnTe能阻挡Cu扩散到主结从而保护了p-n结，避免了Cu形成旁路，消除了电流的横向收集。此外，ZnTe：Cu将大量漂移向背电极的电子反射回来，提高了载流子浓度。采用NP腐蚀和这种背接触结构，我们获得的最好的电池填充因子达到64％，效率达到10.7％左右，其性能可以与采用传统的BM腐蚀得到的电池相比。而且这种工艺已经比较稳定，并具有可重复性。NP腐蚀以其自身的优点可以在工业化生产中取代BM腐蚀。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章Cds/CdTe太阳电池的制备

第三章电池I-V和C-V特性的测试

第四章总结及展望

参考文献

致谢

附录

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