[发明专利]碲化镉薄膜太阳电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜型太阳电池的生产技术领域，具体涉及一种碲化镉薄膜太阳电池的制造方法。

背景技术

由于人类生存环境的保护要求，发展低碳经济，要求使用无污染或者污染为最小的清洁能源，太阳能的开发和利用就应运而生，目前在世界范围内，太阳能发电技术与应用发展甚为迅速，目前在中国一家较大型的企业生产的产量就相当于十年前当时全世界的总量。太阳能发电技术原理在于：太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。利用太阳能发电技术的原理的电池为太阳电池。太阳电池根据不同材料、基板型态与组件的交叉分为不同的种类。目前多数太阳电池主要原料为硅，其中又以单晶硅、多晶硅及非晶硅为最多。单晶硅及多晶硅基本上是以硅晶圆为基础制作p-n型的太阳电池，属于结晶硅太阳电池，由于材料缺陷较少，光电能转换效率较高，但成本也相对的较高；结晶硅太阳电池商业化平均转换效率达16％，而实验室之转换效率则接近25％。与结晶硅太阳电池不同，薄膜型太阳电池仅需要一层极薄的光电材料，因此其所使用材料量也相对较低；另外，薄膜的基板可使用软性或硬性的基材，可选择性高，其制作成本一般低于结晶硅太阳电池，约为其30-40％。薄膜型太阳电池目前已有或正在开发的包括非晶硅、碲化镉薄膜、染料敏化、铜铟硒，铜铟镓硒合金薄膜等薄膜太阳电池。在这几类太阳电池中，硅类太阳电池生产规模最大，技术成熟，而且由于薄膜电池用材省，成本低，现已成为研究的热点。

碲化镉薄膜太阳电池属于II-VI族化合物半导体，其结构主体由2μm层的P-型CdTe层与仅0.1μm的N-型窗口CdS膜层形成，光子吸收层主要发生于CdTe层，吸光效率系数＞105cm^-1，故厚度相当薄，并可吸收90％以上的光，转换效率以在8％以上，成为目前与硅类太阳电池并发齐驱的可能的潜在品种。目前，碲化镉太阳电池在生产工艺上主要采用采用近距蒸发方法(CSS)来制作薄膜太阳电池，制作方法复杂，生产效率不高。本发明从生产碲化镉太阳电池的工艺着手进行研究开发，目的在于较大幅度地降低其生产成本，因此可以较大幅度地降低太阳电池的价格。

发明内容

本发明目的在于提供一种碲化镉薄膜太阳电池的制造方法，解决现有技术中近距蒸发方法来制作薄膜太阳电池，制作方法复杂，难以进行大规模生产，生产成本昂贵等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种碲化镉薄膜太阳电池的制造方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)采用金属板作为碲化镉薄膜太阳电池的背电极，用丝网印刷方法在金属板上涂覆p型碲化镉浆料，制作p型碲化镉膜层；

(2)在p型碲化镉膜层上制备中间过渡层和n型硫化镉窗口层，形成p-n结；

(3)在窗口层硫化镉层上蒸镀或印刷梳状前电极；焊接和连线前后电极形成碲化镉薄膜太阳电池。

优选的，所述步骤(1)中p型碲化镉浆料包括碲化镉和碲的混合物，所述碲化镉和碲的重量比为100∶1。

优选的，所述p型碲化镉浆料的配制方法包括将碲化镉粉和碲粉按重量比100∶1的比例混合，并采用球磨方法混合6-8小时；然后采用无水乙醇/二甲基甲酰胺溶液(或极性溶液)将碲化镉和碲混合粉末调和成浆料，搅拌至混合均匀的步骤。

优选的，乙醇混合浆料之后，浆料经过在金属板上涂覆，在退火炉中经过焙烧易于清除在p型碲化镉薄膜层中的乙醇溶液分子。

优选的，所述步骤(1)中金属板选自铜板、不锈钢板，所述金属板的厚度在0.05mm以上。

优选的，所述步骤(1)中还包括用丝网印刷方法在金属板上涂覆p型碲化镉浆料后将涂有浆料的金属板放置到退火炉中，在保护气氛中进行退火处理，退火温度控制在600℃退火30～60分钟，然后升温至800～900℃维持1～2小时。更为优选的，退火温度控制在600℃退火40分钟，然后升温至850℃维持1小时。

优选的，所述保护气氛为在惰性气体或氮气存在的情况下。

优选的，所述步骤(2)中所述中间过渡层为碲化镉纳米层，所述碲化镉纳米层采用真空蒸发的方法在p型碲化镉膜层上蒸镀形成。

优选的，所述步骤(2)中所述n型硫化镉窗口层为采用真空镀膜的方法蒸发形成的硫化镉层，所述硫化镉层的厚度控制在200-250纳米。

优选的，所述步骤(2)形成p-n结后需对p-n结退火处理，退火温度控制在750～790℃，退火时间控制在1～2小时。更为优选的，退火温度控制在780℃，退火时间控制在1小时。