[发明专利]一种薄膜太阳电池及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及太阳能电池技术，尤其涉及一种薄膜太阳电池及其制备方法。

【背景技术】

碲化镉(CdTe)是II-VI族化合物半导体材料，其电子亲和势为4.28eV，功函数一般在5.5eV以上，而通常用作背电极的Au、Ag、Cu、Al、Ni、Mo等金属的功函数一般都小于5eV，碲化镉的功函数高于常规的背电极材料。依据半导体理论，要使半导体材料与金属具有良好的欧姆接触，金属的功函数须大于半导体材料的功函数。作为II-VI族化合物，碲化镉具有自补偿效应，使得难以通过现有的常规技术对其进行重掺杂。

上述情况导致碲化镉电池中碲化镉薄膜与金属背电极之间的欧姆接触特性成为碲化镉电池生产过程中的难点之一。

为减小碲化镉薄膜与金属背电极之间的接触势垒并改善两者间的欧姆接触特性，现业界通常的做法是在碲化镉薄膜和金属背电极之间加入过渡层。对过渡层材料有如下要求：1)作为过渡层的材料，其价带顶位置要低于碲化镉的价带顶或者与碲化镉的价带顶基本处在同一位置，从而避免界面区域出现阻碍空穴向背电极输运的价带尖峰；2)该过渡层的材料能够实现重掺杂。满足上述要求可用作过渡层的材料有碲化锌(ZnTe)、掺铜碲化锌(ZnTe:Cu)、碲化汞(HgTe)、钼氮合金(Mo:N)等。

P.W.Meyers首先使用重掺杂的P-ZnTe作为碲化镉层和金属电极间的过渡层。但是作为II-VI族化合物，碲化镉具有自补偿效应，对其进行重掺杂工艺难度较大。

此后，也有一些研究者使用不同的方法，如蒸发法、溅射法、电化学沉积法等对多晶ZnTe薄膜的制备进行了研究。R.G.Born等人研究了溅射法制备的ZnTe薄膜，实现了用Cu和N掺杂，使之成为P型半导体。T.A.Gerssert等人用溅射法制备了掺Cu的ZnTe薄膜，研究了电导率与衬底温度的关系，发现衬底温度高于260℃左右时，电导率大幅度地降低。

但是，上述掺杂有铜的过渡层中的铜在电场作用下会出现扩散再分布的现象，从而会导致电池性能下降。另外溅射法中高能量的离子轰击会产生较多电活性缺陷，会降低电池效率。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供一种薄膜太阳电池及其制备方法，以解决上述问题。

本发明所述的薄膜太阳电池制备方法，包括制备衬底，在所述衬底上形成薄膜电池层，在所述薄膜电池层上制备石墨烯过渡层，在所述石墨烯过渡层上形成背金属电极。

本发明所述的薄膜太阳电池制备方法，优选地，所述薄膜电池层为碲化镉薄膜层，层叠的硫化镉和碲化镉薄膜层，或层叠的高阻本征层、硫化镉和碲化镉薄膜层，其中所述背金属电极形成在所述碲化镉薄膜层上。

本发明所述的薄膜太阳电池制备方法，优选地，制备所述石墨烯过渡层进一步包括通过制备石墨烯，通过高温转移法将所制备的石墨烯转移到所述薄膜电池层形成石墨烯过渡层。

本发明所述的薄膜太阳电池制备方法，优选地，通过化学气相沉积法、氧化减薄石墨片法、撕胶带法、碳化硅表面外延法、金属表面生长法来制备石墨烯。

本发明所述的薄膜太阳电池制备方法，优选地，所述石墨烯过渡层可以为单层石墨烯或多层石墨烯。

本发明所述的薄膜太阳电池制备方法，优选地，所述背金属电极的材料为Au、Ag、Al、Ni、Mo中的任意一种或者任意多种所形成的合金材料。

本发明所述的薄膜太阳电池制备方法，优选地，所述衬底为导电薄膜玻璃。

本发明还提供一种薄膜太阳电池，包括衬底、依次形成在衬底上的薄膜电池层以及背金属电极，所述薄膜电池层与所述背金属电极之间为石墨烯过渡层。

所述薄膜太阳电池，优选地，所述石墨烯过渡层为单层石墨烯或多层石墨烯。

所述薄膜太阳电池，优选地，所述薄膜电池层为碲化镉薄膜层、层叠的硫化镉和碲化镉薄膜层或层叠的高阻本征层、硫化镉和碲化镉薄膜层，其中所述背金属电极形成在所述碲化镉薄膜层上。

所述薄膜太阳电池，优选地，所述背金属电极的材料为Au、Ag、Al、Ni、Mo中的任意一种或者任意多种所形成的合金材料。

所述薄膜太阳电池，优选地，所述衬底为导电薄膜玻璃。

通过本发明所述的方法所制备的薄膜太阳电池具有石墨烯过渡层，从而增加了所制备的电池的欧姆接触特性，另外石墨烯过渡层制作工艺简单可靠。同样，本发明所述的薄膜太阳电池由于石墨烯过渡层，从而提供了薄膜电池层和背金属电极之间良好的欧姆接触特性。

【附图说明】