CdTE碲化镉薄膜太阳能电池

CdTE薄膜太阳能电池 太阳能电池是将光能直接转化成电能的半导体功能器件 太阳能电池发电的原理是基于光伏效应 photovoltaiceffect 即由太阳光子与半导体相互作用而产生电势从而输出电流对外做功 太阳能电池按照吸光层材料来分 可以分为硅太阳能电池 化合物太阳能电池和有机太阳能电池等 CdTe薄膜太阳能电池 01 原理及结构 p n结中由于多数载流子的扩散形成空间电荷区 同时形成内建电场 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 吸收层的电子跃迁到导带 同时在价带中产生空穴 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将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 superstrate结构是在玻璃衬底上依次长上透明氧化层 TCO CdS CdTe薄膜 而太阳光是由玻璃衬底上方照射进入 先透过TCO层 再进入CdS CdTe结 而在substrate结构 是先在适当的衬底上长上CdTe薄膜 再接着长CdS及TCO薄膜 其中以superstrate的效率最高 背电极背接触层 降低CdTe与金属电极接触势垒CdTe接触层 p型半导体CdS窗口层 n型半导体TCO层 透明导电氧化层 主要对电池起支架 防止污染和入射太阳光的作用 透明导电氧化层 它主要的作用是透光和导电的作用 用于CdTe CdS薄膜太阳能电池的TCO必须具备下列的特性 在波长400 860nm的可见光的透过率超过85 低的电阻率 大约2 10 4 cm数量级 在后续高温沉积其他层时候的良好的热稳定性 n型半导体 与p型CdTe组成p n结 CdS的吸收边大约是521nm 可见几乎所有的可见光都可以透过 因此CdS薄膜常用于薄膜太阳能电池中的窗口层 CdS可以由多种方法制备 如化学水浴沉积 ChemicalBathDeposition 近空间升华法 CloseSpacedSublimation 和蒸发 Evaporation 等 电池的主体吸光层 它与n型的CdS窗口层形成的p n结是整个电池最核心的部分 多晶CdTe薄膜具有制备太阳能电池的理想的禁带宽度和高的光吸收率 降低CdTe和金属电极的接触势垒 引出电流 使金属电极与CdTe形成欧姆接触 工艺流程 近空间升华法 CdCl2处理 背接触层 02 研究进展 1 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 3 1982年 Kodak实验室理由化学沉积法在P型的CdTe上制备一层超模的CdS 制备了效率超过10 的异质结p CdTe n CdS薄膜太阳能电池 2 这是现阶段CdTe薄膜太阳能电池的原型 2 1963年第一个异质结CdTe薄膜电池诞生 效率达到7 但还存在稳定性的问题 小面积电池的转换效率已经达到了16 5 商业组件的转换效率约10 四川大学制备出效率为13 38 的小面积电池 54cm 2集成组件效率达到7 四川大学正在进行0 1m 2组件生产线的建设和大面积电池生产技术的研发 03 优势与缺陷 04 前景展望 参考文献 1 侯泽荣 碲化镉薄膜太阳能电池相关材料的制备与表征 D 中国科学技术大学 2010 2 詹红 CdS CdTe薄膜太阳能电池相关材料及性能研究 D 苏州科技学院 2014 3 白治中 高转换效率CdTe薄膜太阳电池制备及关键科学问题研究 D 中国科学技术大学 2012 4 肖友鹏 C