碲化镉太阳电池新型背接触的研究

摘要

化合物薄膜太阳电池的研究和应用是当今光伏领域的热点。CdTe具有良好的光学和电学性质以及化学性质，因此成为制备高效率，低成本的薄膜太阳电池理想的吸收层材料。但是由于p-CdTe高的功函数，很难使其与金属背电极之间形成稳定的欧姆接触。为了解决这个问题，需要对cdTe层表面进行处理，同时在P型CdTe层与背电极之间加入一层背接触层。目前使用最多的表面化学处理有BM腐蚀和NP腐蚀，背接触层材料采用ZnTe/ZnTe:Cu复合背接触层。 本文研究了硝酸一冰乙酸腐蚀对CdTe多晶薄膜表面的影响，以及研究不同背接触结构的CdTe太阳电池性能。 硝酸-冰乙酸混合液对CdTe多晶薄膜表面处理，够使薄膜表面形成一层Te层。硝酸-冰乙酸混合液对CdTe薄膜的腐蚀反应比较平缓，腐蚀过程中CdTe薄膜表面颜色发生变化，但是没有或者只有微量的气泡产生。腐蚀液的温度对腐蚀速度有很大影响。但是腐蚀厚度并不随腐蚀时间的增加而直线下降。从SEM图上可以看到硝酸-冰乙酸腐蚀样品表面获得一层Te层，而且也对CdTe表面晶界进行腐蚀，并且在晶界处也存在Te层。 经过硝酸-冰乙酸混合液腐蚀之后，在CdTe多晶薄膜表面沉积不同的背接触层结构，研究不同结构对CdTe太阳电池性能的影响。分别采用Te，Te/ZnTe/ZnTe：Cu，Te/ZnTe：Cu，Cu<,x>Te，Cu<,x>Te/ZnTe:Cu和Cu<,x>Te/znTe作为背接触层，分析各种背接触结构CdTe太阳电池的I-v和l/C<'2>-v特性曲线。从1/C<'2>-V曲线来看，含有Cu<,x>Te结构的背接触层制备的电池在l/C<,2>-v曲线上都会出现一个小的弯曲。其中采用Cu<,x>Te和Cu<,x>Te/ZnTe：Cu作为背接触材料所制备的CdTe太阳电池转换效率以及填充因子都比较高。研究了不同Cu层厚度，不同腐蚀时间以及退火温度对CdTe太阳电池性能的影响。腐蚀60s，Cu厚度为2nm，退火温度在190℃～195℃之间制备的CdTe太阳电池性能最好。采用Cu<,x>Te背接触层制备的面积为0.0707cm<'2>的电池，效率达到9.688[％]。(Voc=0.731V，Isc=1.603mV，FF=58.47[％])，而且工艺简单适合大规模化生产。最后，所有实验结果通过能带图分析讨论。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪言

第二章碲化镉多晶薄膜太阳电池

第三章CdTe多晶薄膜的腐蚀

第四章硝酸-冰乙酸腐蚀对CdTe太阳电池性能研究

第五章结论

参考文献

致谢

研究生期间发表的文章

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