[发明专利]一种用于太阳能电池的碲化镉薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能电池的碲化镉薄膜及其制备方法，属于光电材料的制备领域。

背景技术

从碲化镉太阳电池已达到的转换效率、可靠性和价格因素考虑，它已成为人们公认的并具有高效、廉价、发展前景最广阔的薄膜光伏器件之一。碲化镉是一种能隙为1.46eV的直接禁带化合物半导体，很接近太阳电池需要的最优能隙。碲化镉的吸收系数为～10⁵cm^-1，光谱响应与太阳光谱十分吻合，就太阳辐射光谱中能量高于碲化镉能隙的范围而言，1μm厚的碲化镉可以有效吸收其99％。允许的最高理论转换效率在大气质量AM 1.5条件下高达27％。碲化镉薄膜在太阳能电池中常作为吸收层，与n型的硫化镉层等形成异质结。碲化镉薄膜常用的制备方法有电化学沉积法(Basol B M，OuS S，Stafsudd O M.J.Appl.Phys.，1985，58(10)：3809-3813)、近空间升华法(蔡伟，冯良桓，蔡亚平，张静全，武莉莉，四川大学学报，2002，39(2)：273-276)、溅射法(GuptaA，Matrlionis I，Drayton J，et al.Mat Res Soc Symp Proc，2001，668：641)、喷涂热分解法(Albright S P，Akerman B，Chamberlin R R，et al..IEEE Trans.Electron Devices，1990，37(2)：434-437.)以及真空气相沉淀法(季秉厚，孟凡英，李健，等，太阳能学报，2002，23(2)：134-137)等，其中电沉积等低温沉积技术制备的薄膜致密，晶粒细小，需经过后处理使晶粒长大，并钝化晶界的缺陷；而近空间升华法、溅射法、以及真空气相沉淀法等属于高温沉积技术，高温沉积技术往往存在镉的有毒性导致对人类健康的威胁和环境的污染问题，同时高温沉积也容易导致碲化镉薄膜会产生较多电活性的缺陷，降低了太阳能电池的效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种用于太阳能电池的碲化镉薄膜及其制备方法，其特点是利用高能球磨或磨盘型力化学反应设备研磨的剪切、粉碎、分散等多重作用，实现碲化镉粉末颗粒的超细化，减少自身聚集，制备均匀的碲化镉分散液。然后通过旋转涂膜或丝网印刷或喷墨打印等工艺将碲化镉分散液涂覆在玻璃片或塑料等基材上，干燥后得到均匀的棕黑色碲化镉薄膜，再经高温烧结得到碲化镉薄膜。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

太阳能电池的碲化镉薄膜及其制备方法

太阳能电池的碲化镉薄膜起始原料的配方组分为：

碲化镉    3～20份

成膜剂    0～2份

溶剂      5～300份

助剂      0～2份

其中碲化镉粉末粒径为1μm～10cm，经过高能球磨或磨盘型力化学反应设备研磨后的粒径为30nm～30μm。

成膜剂为醇酸树脂、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、氨基树脂、环氧树脂聚氨酯树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯和丙烯酸树脂中的至少一种。

溶剂为水、石油醚、松节油、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、一缩二乙二醇、丙二醇、乙醇胺、丙酮、乙酰丙酮、丁酮、环己酮、甲基丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇甲醚和乙二醇乙醚中的至少一种。

助剂为聚硅氧烷、聚醚改性的烷基化聚硅氧烷、高分子量共聚物的烷基铵盐、聚醚共聚物、松油醇、含环氧官能团的聚丙烯酸酯、导电石墨和乙炔黑中的至少一种。这些助剂都是本领域技术人员公知的，其前提条件是这些助剂对本发明的目的实现以及对本发明的优良效果的取得不产生不利的影响。

碲化镉薄膜的制备方法

(1)旋转涂膜

将平均粒径1μm～10cm的碲化镉颗粒3～20份，成膜剂0～2份，溶剂5～300份和助剂0～2份加入到球磨罐中，采用高能球磨机球磨2～72小时，得到粒径为30nm～30μm碲化镉分散液，利用旋转涂膜机，以10～1000r/min的速度旋转涂膜，在基材上得到一层均匀的碲化镉膜，然后在温度380～500℃烧结15～60min得到碲化镉薄膜；或

(2)丝网印刷