[发明专利]碲化镉薄膜太阳电池、电池组件及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于薄膜太阳电池技术领域，涉及碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池、使用该太阳电池的电池组件以及该太阳电池的制备方法，尤其涉及背接触结构采用铜薄膜层和氮化钼层的CdTe薄膜太阳电池。 

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，其基于CdTe为吸收层，效率高、成本低，目前该类型薄膜太阳电池的最高转换效率可以达到17.3%，基于该类型薄膜太阳电池的大面积组件的转换效率可以达到13.4%。但是，目前制约CdTe薄膜太阳电池的转换效率提高的因素还存在很多，其中，CdTe层与背电极层之间的接触电阻是其中的一个重要因素，这是由于吸收层中的CdTe层为p型半导体，其电子亲和势基本等于4.3eV，禁带宽度基本为1.5eV，（考虑成本因素的情况下）很难找到功函数比CdTe高的背电极金属材料与CdTe层形成欧姆接触。

为解决以上所述接触电阻问题，本领域中，解决方法之一是在CdTe层和背电极层之间引入背接触结构（或背接触层）。图1所示为现有技术的CdTe薄膜太阳电池的基本结构示意图。如图1所示，110为透明导电层，其可以形成玻璃衬底上（图中未示出）；120为窗口层，130为CdS层，其通常为n型半导体；140为CdTe层，其通常为p型半导体；150为背接触层或背接触结构；160为背电极层。背接触层150可以用来减小接触势垒对空穴传输的阻碍，从而减小接触电阻。目前，背接触层150通常采用碲化锌（ZnTe）、碲化汞（HgTe）、碲化锑（Sb₂Te₃）等，这些材料通常为化合物半导体材料，价格昂贵，大大提高了CdTe薄膜太阳电池的成本。

美国专利公开号为US2008/0110498A1的美国专利中，公开的带背接触层的CdTe薄膜太阳电池中，背接触层150采用氮化钼，该背接触层可以使用单质为原理制备，成本低。但是，我们发现，该结构也存在明显不足，即CdTe的晶格常数为6.48埃，氮化钼的晶格常数为4.16埃（钼的晶格常数为3.14埃），这使得钼或氮化钼与相邻的CdTe之间晶格失配明显，两者之间的界面态较高，接触电阻难以得到减小。

有鉴于此，本发明提出一种具有新型背接触结构的CdTe薄膜太阳电池。

发明内容

本发明的目的之一在于，减小CdTe薄膜太阳电池的接触电阻以提高其性能。

本发明的又一目的在于，降低CdTe薄膜太阳电池的制备成本。

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，提供一种碲化镉薄膜太阳电池，包括由碲化镉层形成的pn异质结结构、以及背电极层；所述碲化镉层上依次形成有铜薄膜层和氮化钼层，所述铜薄膜层和氮化钼层用于形成位于所述背电极层与所述碲化镉层之间的背接触结构。

按照本发明提供的碲化镉薄膜太阳电池的一实施例，其中，所述pn异质结结构由碲化镉层与硫化镉形成。

按照本发明提供的碲化镉薄膜太阳电池的还一实施例，其中，所述铜薄膜层部分地被用于与所述碲化镉层表面的富碲层反应生成Cu_xTe，其中，1≤x≤2。

优选地，所述x基本等于1.44。

在一实例中，所述富碲层是通过对所述碲化镉层进行腐蚀处理后形成的孔状富碲层。

按照本发明提供的碲化镉薄膜太阳电池的又一较佳实施例，其中，所述铜薄膜层中部分的铜被扩散至所述碲化镉层中以替代镉原子形成Cu_Cd缺陷。

在之前所述实施例的碲化镉薄膜太阳电池中，可选地，所述氮化钼层为MoN_0.46、MoN_0.506、MoN、Mo_0.82N、Mo_0.93N、Mo_0.98N、Mo₂N、Mo₂N_0.92、Mo₃N₂ 或者Mo₅N₆，或者为以上各组分的任意组合。