[发明专利]一种机械叠层碲化镉/多晶硅太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，具体是指一种机械叠层碲化镉/多晶硅太阳能电池结构。

背景技术

CdTe是能隙为1.45eV的直接禁带半导体材料，很接近太阳电池需要的最优化能隙，吸收系数约为10⁵cm^-1，就太阳辐射光谱中能量高于CdTe能隙的范围而言，1微米厚的CdTe可以有效吸收其99％。目前国际上CdTe太阳电池的光电转换效率已达17.3％。

多晶硅太阳能电池以其转换效率较高(19.8％)、性能稳定和成本适中而得到越来越广泛的应用。多晶硅太阳能电池对原料的纯度要求低，原料的来源渠道也较为广阔，可由铸锭而成，适合大规模商业化生产，多线切割工艺可为电池生产提供不同规格的硅片，以适应不同用途，并使生产成本大大降低。

多晶硅太阳能电池多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料融化浇铸而成。其过程是选择电阻率为100～300Ω·cm的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用V(氢氟酸)∶V(硝酸)＝1∶5混合液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，烘干。用石英坩埚装好多晶硅料，加入适量硼硅，放入浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后保温20min，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭铸成立方体，以便切片加工成方形太阳能电池片，提高材料利用率和方便组装。多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳能电池差不多，虽然光电转化效率稍低于单晶硅太阳能电池，但是材料制造简单，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到了快速发展。目前多晶硅太阳能电池的产量已超越单晶硅太阳能电池，占据市场的主导地位。

为了最大程度地有效利用更宽广波长范围内的太阳光能量，提高太阳电池的转换效率，往往把太阳光谱分成连续的若干部分，用能量宽度与这些部分有最好匹配的材料做成电池，并按能隙从大到小的顺序从外向里叠合起来，让波长最短的光被最外边的宽带隙材料电池利用，波长较长的光能够透射进去让较窄能隙材料电池利用，这样就有可能最大限度地将太阳光能转换成电能，具有这种结构的太阳能电池称为叠层电池。

目前如何寻求新材料、新结构来改善太阳能电池的光伏性能参数是困扰光伏工作者的最大难题之一。在对传统太阳电池研究的基础上，叠层太阳电池的研究备受光伏界的关注。

发明内容

本发明的目的就是要提出一种具有叠层结构的，制作简单、低成本的碲化镉/多晶硅叠层太阳能电池。

本发明的碲化镉/多晶硅叠层太阳能电池，包括：一位于顶部的吸收偏向短波的高能太阳光的碲化镉太阳能电池，以及一位于底部的吸收偏向长波的低能太阳光的多晶硅太阳能电池。

所述的碲化镉太阳能电池，包括：玻璃衬底，在玻璃衬底上依次沉积有透明导电氧化物前电极层、n型CdS窗口层、p型碲化镉吸收层、透明导电层、背电极。

所述的多晶硅太阳能电池由在多晶硅薄片上通过扩散形成的多晶硅半导体n型层和p型层，该n型层和p型层构成pn结，在pn结的表面和背面通过印刷形成的表面电极和背面电极组成。

所述的碲化镉太阳能电池的背电极和多晶硅太阳能电池的表面电极的形状和大小完全一致。

本发明结构的优点在于：不仅扩展了对太阳光谱的吸收范围，而且简化了制备工艺，降低了电池成本。

附图说明

图1为本发明的碲化镉/多晶硅叠层太阳能电池的结构示意图。

图2为本发明的制备顶部碲化镉太阳能电池背电极及多晶硅太阳能电池的表面电极用的掩模板结构示意图。

具体实施方式

下面给出本发明的较佳实施例，并结合附图做详细说明。

见图1，该碲化镉/多晶硅叠层太阳能电池，包括：顶部可吸收偏向短波的高能太阳光的碲化镉太阳能电池和底部可吸收偏向长波的低能太阳光的多晶硅太阳能电池。

其中顶部碲化镉太阳能电池，包括：玻璃衬底1，在玻璃衬底1上依次沉积的透明导电氧化物前电极层2、n型CdS窗口层3、p型碲化镉吸收层4、透明导电层5、背电极6。

其制备过程如下：

首先，在玻璃衬底1上热蒸发厚度为200～800纳米的透明导电氧化物前电极层2，材料为ITO、SnO₂:F、ZnO:Al中的任一种。

在前电极层2上磁控溅射厚度为50～100纳米的n型CdS窗口层3。

采用射频溅射方法在n型CdS窗口层3上沉积p型碲化镉吸收层4，厚度为500～2000纳米。