專利名稱：一種CdTe電池過(guò)渡層及其制備方法及CdTe電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化合物太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CdTe電池過(guò)渡層及其制備方法及CdTe電池。
背景技術(shù)：
CdTe是一種化合物半導(dǎo)體，其能隙寬度最適合于光電能量轉(zhuǎn)換。用這種半導(dǎo)體做成的太陽(yáng)電池是一種將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?，有很高的理論轉(zhuǎn)換效率。碲化鎘容易沉積成大面積的薄膜，沉積速率也高。因此，相比于硅太陽(yáng)能電池，碲化鎘薄膜太陽(yáng)電池的制造成本低，是應(yīng)用前景廣闊的新型太陽(yáng)電池。如圖1所示，CdTe太陽(yáng)能電池的一般結(jié)構(gòu)為從上到下依次為玻璃襯底廠、透明導(dǎo)電膜2\n-CdS層；T、p-CdTe層過(guò)渡層以及背電極由于CdTe的功函數(shù)較高 (5. kV)，過(guò)渡層可以改善CdTe與背電極的歐姆接觸，從而極大的提高了 CdTe太陽(yáng)能電池的性能。過(guò)渡層一般采用SiTe Cu過(guò)渡層。即Cu摻雜在SiTe層中。但是SiTe Cu過(guò)渡層中Cu原子很容易進(jìn)入到CdTe層中，從而導(dǎo)致電池性能急劇衰減。并且現(xiàn)有制備SiTeCu過(guò)渡層的方法為共沉積法采用兩個(gè)沉積源，即SiTe沉積源和Cu沉積源，同時(shí)在CdTe上沉積。但是，共沉積法目前只適用于實(shí)驗(yàn)室研究，不適合于大規(guī)模的工業(yè)化流水線生產(chǎn)。并且共吃呢機(jī)設(shè)備復(fù)雜昂貴，操作程序復(fù)雜且難以控制。其次，共蒸鍍法難以控制最后過(guò)渡層中Cu的摻雜比例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有技術(shù)中CdTe電池的過(guò)渡層，導(dǎo)致電池性能衰減快，并且過(guò)渡層制備復(fù)雜，不適宜大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；從而提供一種電池衰減慢、制備簡(jiǎn)單、 適宜大規(guī)模生產(chǎn)的CdTe電池過(guò)渡層。一種CdTe電池過(guò)渡層，包括SiTe層和Cu層交替堆積的多層結(jié)構(gòu)；多層結(jié)構(gòu)中與CdTe層接觸的為第一層，所述第一層為S1Te層；所述多層結(jié)構(gòu)中SiTe層的厚度范圍為10 40nm，所述多層結(jié)構(gòu)中Cu層的厚度為1 IOnm ；所述多層結(jié)構(gòu)的總厚度為25 120nm。本發(fā)明的第二目的是提供了一種CdTe電池過(guò)渡層的制備方法。一種CdTe電池過(guò)渡層的制備方法，其包括先在CdTe層上沉積一層SiTe層，然后交替沉積Cu層和SiTe層；控制Cu層的厚度在1 IOnm范圍之內(nèi)，SiTe層在10 40nm 范圍之內(nèi)，沉積的總厚度為25 120nm。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種CdTe電池。一種CdTe電池，其包括依次層疊的玻璃襯底、透明導(dǎo)電層、CdS層、CdTe層、過(guò)渡層以及背電極層；其中，所述過(guò)渡層為本發(fā)明所提供的過(guò)渡層。本發(fā)明所提供的CdTe電池的過(guò)渡層，可以有效抑制Cu原子擴(kuò)散所帶來(lái)的電池性能衰減的問(wèn)題，電池性能穩(wěn)定。并且，過(guò)渡層的制備方法簡(jiǎn)單，可以大規(guī)模流水線生產(chǎn)。并且條件參數(shù)易于控制。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的CdTe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所提供的CdTe電池過(guò)渡層的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種CdTe電池過(guò)渡層，包括SiTe層和Cu層交替堆積的多層結(jié)構(gòu)；多層結(jié)構(gòu)中與CdTe層接觸的為第一層，所述第一層為S1Te層；所述多層結(jié)構(gòu)中SiTe層的厚度范圍為 10 40nm，所述多層結(jié)構(gòu)中Cu層的厚度為1 IOnm所述多層結(jié)構(gòu)的總厚度為25 120nm。多層結(jié)構(gòu)具體參見(jiàn)圖2，其中1代表SiTe層，2代表Cu層。優(yōu)選情況下，本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的總層數(shù)優(yōu)選為4 8層。這樣既能保證形成良好的歐姆接觸，又利于簡(jiǎn)化工序，實(shí)施以及操作相對(duì)簡(jiǎn)單。本發(fā)明優(yōu)選第一層SiTe的厚度大于其他SiTe層的厚度。優(yōu)選第一層的厚度為20 40nm。這樣可以更有效抑制Cu原子的擴(kuò)散對(duì)CdTe電池性能的影響。本發(fā)明優(yōu)選在多層結(jié)構(gòu)中，沿遠(yuǎn)離第一層的方向，即從CdTe到背電極的方向， SiTe層的厚度依次遞減?；蛘弑景l(fā)明優(yōu)選在多層結(jié)構(gòu)中，沿遠(yuǎn)離第一層的方向，即從CdTe到背電極的方向，Cu層的厚度依次遞增。以上兩種優(yōu)選方式，可以使沿遠(yuǎn)離第一層的方法(即從CdTe到背電極的方向)的 Cu的濃度變高，過(guò)渡層的電阻率逐漸變小，更有利于電子的導(dǎo)出，使過(guò)渡層的效果更好。當(dāng)然最好可以是在SiTe層的厚度依次遞減，同時(shí)Cu層的厚度依次遞增。這樣效果更佳。本發(fā)明優(yōu)選Cu層的厚度均小于與其相鄰的兩層SiTe層的厚度。即兩層SiTe中間夾的Cu層均薄于這兩層SiTe層。這樣有利于形成Cu原子在后期使用過(guò)程中均勻更擴(kuò)散。本發(fā)明的過(guò)渡層，Cu層與CdTe層之間間隔著第一層SiTe層，ZnTe層可以有效防止Cu層中Cu原子擴(kuò)散到CdTe層，從而避免了因Cu擴(kuò)散引起的電池性能衰減。在后期的使用過(guò)程中，Cu原子隨著光電作用而擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)Cu和SiTe的摻雜。并且其制備方法簡(jiǎn)單，可以用交替沉積來(lái)替代復(fù)雜的同時(shí)沉積形成摻雜的過(guò)程。Cu的原子比可以通過(guò)Cu層厚度來(lái)控制。一種CdTe電池過(guò)渡層的制備方法，其包括先在CdTe層上沉積一層SiTe層，然后交替沉積Cu層和SiTe層；控制Cu層的厚度在1 IOnm范圍之內(nèi)，SiTe層在10 40nm 范圍之內(nèi)，沉積的總厚度為25 120nm。
其中，沉積可以采用本領(lǐng)域技術(shù)常采用的濺射、電子束蒸發(fā)和蒸鍍來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的方法，采用的是單源沉積，設(shè)備簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜。同時(shí)產(chǎn)物原子比可通過(guò)沉積膜厚控制，比較穩(wěn)定，Cu層位于SiTe膜層之后，通過(guò)控制aiTe膜層厚度可控制Cu的擴(kuò)散深度，使其不容易擴(kuò)散進(jìn)入其他膜層而形成楔形摻銅過(guò)渡層，有利于提高電池的短路電流，長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)導(dǎo)致電池的衰降。一種CdTe電池，其包括依次層疊的玻璃襯底、透明導(dǎo)電層、CdS層、CdTe層、過(guò)渡層以及背電極層；其中，所述過(guò)渡層為本發(fā)明所提供的過(guò)渡層。其中，玻璃襯底為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，其作用是提供透光性好，并且具有一定耐熱性和強(qiáng)度的襯底。一般普通玻璃即可。本發(fā)明的玻璃襯底優(yōu)選采用超白玻璃。玻璃襯底的厚度優(yōu)選為1 5mm。透明導(dǎo)電層亦為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，其作用為提供良好的導(dǎo)電性能使電子容易導(dǎo)出。一般采用摻Sn的氧化銦薄膜In2O3 = Sn(ITO)、ZnO: Al (ZAO)、In2O3Mo (IMO), Sn02:F(FT0)等。本發(fā)明的玻璃襯底優(yōu)選采用FT0。透明導(dǎo)電層的厚度優(yōu)選為1 10 μ m。CdS層、CdTe層亦為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，其作用是形成CdTe太陽(yáng)能電池形成P-N結(jié)。CdS層、CdTe層的純度優(yōu)選均在5N以上。CdS層的厚度優(yōu)選50 300nm，CdTe層的厚度優(yōu)選1 10 μ m。背電極主要起到導(dǎo)電作用，常采用導(dǎo)電性好、電阻小的金屬物質(zhì)，如Au、Ag、Ni、Cu、 Mo等，本發(fā)明優(yōu)選Ni、Mo。背電極的厚度優(yōu)選為80 500nm。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例1 一種CdTe太陽(yáng)能電池，其包括依次層疊的玻璃襯底、透明導(dǎo)電層、CdS層、CdTe層、 過(guò)渡層以及背電極層；其中玻璃襯底為超白玻璃，厚2mm ；透明導(dǎo)電層為FT0，厚Ium ；CdS層的純度為5N， 厚200nm ；CdTe層的純度為5N，厚5um。過(guò)渡層是在CdTe層依次沉積30nm ZnTe層、4nm Cu層、25nm ZnTe層、5nm Cu層。背電極層為Ni層，厚200nm。電池記作Al。實(shí)施例2與實(shí)施例1所不同的是過(guò)渡層是在CdTe層依次沉積25nm ZnTe層、3nmCu層、 20nm ZnTe M>4nm Cu 層、15nm ZnTe M>5nm Cu 層。其他部分同實(shí)施例1。電池記作A2。實(shí)施例3與實(shí)施例1所不同的是過(guò)渡層是在CdTe層依次沉積25nm ZnTe層、2nmCu層、 20nm ZnTe M>3nm Cu 層、15nm ZnTe M>4nm Cu 層、IOnm ZnTe M>5nm Cu 層。其他部分同實(shí)施例1。電池記作A3。實(shí)施例4
與實(shí)施例1所不同的是過(guò)渡層是在CdTe層依次沉積20nm ZnTe層、5nmCu層、 15nm ZnTe M>7nm Cu 層、15nm ZnTe M>7nm Cu 層。其他部分同實(shí)施例1。電池記作A4。實(shí)施例5與實(shí)施例1所不同的是過(guò)渡層是在CdTe層依次沉積40nm ZnTe層、3nmCu層、 IOnm ZnTe M>4nm Cu 層、IOnm ZnTe M>4nm Cu 層。電池記作A5。對(duì)比例1與實(shí)施例1所不同的是過(guò)渡層為共蒸發(fā)沉積的aiTe:Cu，厚50nm。其他部分同實(shí)施例1。性能測(cè)試對(duì)上述CdTe電池用芬蘭endeas太陽(yáng)模擬測(cè)試系統(tǒng)Quick Sun 120CA進(jìn)行I-V測(cè)試，得出其填充子，開(kāi)路電壓，短路電流以及光電轉(zhuǎn)化效率。將以上電池片晴天放在室外曝曬十五天以上(光強(qiáng)60KW/h)，之后對(duì)比其輸出功率變化值。結(jié)果見(jiàn)表1。表 權(quán)利要求
1.一種CdTe電池過(guò)渡層，包括SiTe層和Cu層交替堆積的多層結(jié)構(gòu)；多層結(jié)構(gòu)中與CdTe層接觸的為第一層，所述第一層為S1Te層；所述多層結(jié)構(gòu)中SiTe層的厚度范圍為10 40nm，所述多層結(jié)構(gòu)中Cu層的厚度為1 IOnm ；所述多層結(jié)構(gòu)的總厚度為25 120nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdTe電池過(guò)渡層，其特征在于所述多層結(jié)構(gòu)的總層數(shù)為4 8層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdTe電池過(guò)渡層，其特征在于在所述多層結(jié)構(gòu)中，第一層的厚度大于其他^1 層的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CdTe電池過(guò)渡層，其特征在于所述第一層的厚度為20 40nmo
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CdTe電池過(guò)渡層，其特征在于在所述多層結(jié)構(gòu)中，沿遠(yuǎn)離第一層的方向，ZnTe層的厚度依次遞減。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CdTe電池過(guò)渡層，其特征在于在所述多層結(jié)構(gòu)中，沿遠(yuǎn)離第一層的方向，Cu層的厚度依次遞增。
7.—種權(quán)利要求1所述的CdTe電池過(guò)渡層的制備方法，其包括先在CdTe層上沉積一層SiTe層，然后交替沉積Cu層和SiTe層；控制Cu層的厚度在1 IOnm范圍之內(nèi)，ZnTe 層在10 40nm范圍之內(nèi)，沉積的總厚度為25 120nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CdTe電池過(guò)渡層的制備方法，其特征在于所述沉積為濺射或者蒸鍍。
9.一種CdTe電池，其包括依次層疊的玻璃襯底、透明導(dǎo)電層、CdS層、CdTe層、過(guò)渡層以及背電極層；其特征在于所述過(guò)渡層為權(quán)利要求1所述的CdTe電池過(guò)渡層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CdTe電池，其特征在于所述玻璃襯底的厚度為1 5mm， 所述透明導(dǎo)電層的厚度為1 ο μ m，所述CdS層的厚度為50 300nm，所述CdTe層的厚度為1 10 μ m，所述背電極的厚度為80 500nm。
全文摘要
本發(fā)明屬于化合物太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種CdTe太陽(yáng)能電池過(guò)渡層。其包括ZnTe層和Cu層交替堆積的多層結(jié)構(gòu)；多層結(jié)構(gòu)中與CdTe層接觸的為第一層，第一層為ZnTe層；多層結(jié)構(gòu)中ZnTe層的厚度范圍為10～40nm，多層結(jié)構(gòu)中Cu層的厚度為1～10nm；多層結(jié)構(gòu)的總厚度為25～120nm。本發(fā)明還公開(kāi)了該CdTe電池過(guò)渡層的其制備方法及使用該過(guò)渡層的CdTe電池。本發(fā)明所提供的CdTe電池的過(guò)渡層，可以有效抑制Cu原子擴(kuò)散所帶來(lái)的電池性能衰減的問(wèn)題，電池性能穩(wěn)定。并且過(guò)渡層的制備方法簡(jiǎn)單，可以大規(guī)模流水線生產(chǎn)。并且條件參數(shù)易于控制。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK102386244SQ20101027486
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者周勇, 曹文玉, 鄧瑞 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司