[发明专利]碲化镉薄膜沉积的蒸发源及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜太阳电池技术领域，涉及用于制备碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池的CdTe薄膜的蒸发源以及该蒸发源的制备方法。 

背景技术

在新能源技术领域，太阳电池应用越来越广泛，并且工业界在不断地追求太阳电池的低成本制造，从而实现太阳电池大规模广泛应用。其中，薄膜太阳电池相对单晶硅或多晶硅太阳电池在低成本特性方面前景良好，因此，薄膜太阳电池被不断深入研究并开始商业化应用。

    CdTe薄膜太阳电池是当前开始商业化应用的主要类型的薄膜太阳电池，在CdTe薄膜太阳电池中， p型的CdTe层与n型的CdS（硫化镉）层形成pn异质结，其在光伏效应下可以在pn异质结的两端形成光生电流。因此，CdTe薄膜太阳电池的制备过程中必然包括CdTe的薄膜沉积过程。

近空间升华法（CSS）常用于CdTe薄膜太阳电池制备中的CdTe薄膜沉积过程，其使用带有CdTe的蒸发源以及用于沉积CdTe薄膜的衬底，蒸发源与衬底之间的距离较近，因此，CSS方法对蒸发源的平整度就有较高的要求（例如，要求平整度达到±0.5mm）。现有技术中，通常是将CdTe先蒸发到平整的石墨或石英上形成相对平整的蒸发源，然后使用该蒸发源进行CSS的CdTe薄膜沉积过程，从而满足CSS的蒸发源的高平整度要求，这一过程通常被称为翻源。

现有技术通过翻源制备蒸发源时，一般是采用已经合成好的高纯CdTe化合物粉末作为原料；高纯CdTe化合物的合成方法多是将混合均匀的碲或镉高纯单质在密封的真空石英瓶内、进行加热以合成CdTe化合物，最后粉碎成所需要的CdTe化合物粉末。这种制备蒸发源的方法需要非常严格的环境和过程控制，因此，CdTe化合物粉末较贵（通常每公斤在4000元以上），蒸发源的成本也昂贵，进而限制CdTe太阳电池的低成本制备。

发明内容

本发明的目的在于，降低用于制备太阳电池的蒸发源的成本。

为实现以上目的或者其它目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，提供一种蒸发源的制备方法，所述蒸发源用于制备碲化镉薄膜太阳电池的碲化镉薄膜，该方法包括以下步骤：

（1）按比例混合形成包括镉金属粉末和碲单质粉末的粉末混合物；

（2）将所述粉末混合物平铺于热蒸发设备的热蒸发源上；以及

（3）在500℃至900℃的温度条件下蒸镀至平整的蒸发源衬底上形成碲化镉化合物。

按照本发明提供的制备方法的一实施例，其中，所述镉金属粉末和碲单质粉末的粒径均小于或等于100目。

按照本发明提供的制备方法的又一实施例，其中，所述步骤（1）中，在混合前或混合后还包括筛选过程，以使所述镉金属粉末和碲单质粉末的粒径均小于或等于100目。

按照本发明提供的制备方法的再一实施例，其中，所述步骤（1）中，先按比例混合金属镉和单质碲、再粉碎所述金属镉和单质碲以形成所述粉末混合物。

在之前所述制备方法中，优选地，所述金属镉的纯度大于或等于99.99%，所述单质碲的纯度大于或等于99.99%。

按照本发明提供的制备方法的还一实施例，其中，所述步骤（1）中，分别粉碎金属镉和单质碲以相应形成所述镉金属粉末和碲单质粉末、再按比例混合所述镉金属粉末和碲单质粉末以形成所述粉末混合物。

在之前所述制备方法中，优选地，镉金属粉末的纯度大于或等于99.99%，所述碲单质粉末的纯度大于或等于99.99%。

在之前所述制备方法的实施例中，优选地，所述镉金属粉末和碲单质粉末的化学计量比的范围为1:2至2:1。

在一实例中，所述镉金属粉末和碲单质粉末的化学计量比为1:1.1，所述碲化镉化合物为富碲的多晶碲化镉。

在又一实例中，所述镉金属粉末和碲单质粉末的化学计量比为1:1，所述碲化镉化合物为未掺杂的多晶碲化镉。

在之前所述制备方法的实施例中，优选地，所述步骤（2）中，平铺的所述粉末混合物的厚度的范围为1毫米至10毫米。

在之前所述制备方法的实施例中，优选地，所述步骤（2）中，平铺的所述粉末混合物的厚度差在1毫米之内。

在之前所述制备方法的实施例中，优选地，所述步骤（3）中在真空条件或惰性气体气氛条件下完成。

按照本发明提供的制备方法的又一实施例，其中，其特征在于，所述步骤（3）中，所述粉末混合物通过两段式升温实现500℃至900℃的温度条件，其中，第一段为升温至350-450℃温度范围、并保温10至25分钟，第二段为升温至500℃-900℃温度范围。