[发明专利]一种CdTe薄膜的热处理方法

说明书

本发明公开了一种CdTe薄膜的热处理方法。该热处理方法是将CdTe薄膜置于含磷环境中进行热处理；所述的CdTe薄膜包括CdTe单层薄膜和含CdTe的叠层薄膜；所述的含磷环境为在CdTe薄膜热处理过程中保持含磷材料的存在，可以将含磷材料存在于环境气氛中，也可以将含磷材料直接沉积在CdTe薄膜表面；所述的热处理的温度为300℃～450℃，热处理的时间为5～10分钟。利用本发明的热处理方法能显著改善CdTe薄膜的电学性能；将经过热处理的CdTe薄膜应用于CdTe薄膜太阳电池，能显著提高CdTe薄膜太阳电池的光电性能。

技术领域

本发明属于光伏新能源材料与器件领域，特别涉及一种CdTe薄膜的热处理方法。

背景技术

CdTe薄膜太阳电池是目前光伏产品市场上晶硅太阳电池以外的第二大产品体系，兼具高转换效率和低成本，极具研究价值和市场潜力。CdTe是一种II-VI族化合物p型半导体，作为一种具有应用前景的薄膜太阳电池材料受到广泛地关注。这是由于CdTe的两大特性：首先，其禁带宽度为1.45eV，对太阳光谱的响应处在最理想的太阳光谱波段，以CdTe为吸收层的单结薄膜太阳电池就能获得较高的转换效率，其理论转换效率高达30％，目前其实验室最高转换效率达到22.1％；其次，CdTe的吸收系数在可见光范围高达10⁵cm^-1，太阳光中99％能量高于CdTe禁带宽度的光子可在2微米厚的吸收层内被吸收，CdTe作为吸收层的太阳电池，理论上吸收层所需厚度在几个微米左右，材料消耗极少，电池成本低。与其它化合物电池相比，如CuIn_xGa_1-xSe₂(CIGS)太阳电池，CdTe是二元化合物，物相相对简单，制备条件容忍度高，可以利用多种制备方法获得高质量的CdTe多晶薄膜。目前实验室制备CdTe的方法有近空间升华法、电化学沉积法、气相输运沉积法、丝网印刷法和磁控溅射法等。用这些方法制备的CdTe电池均获得了较高的转换效率。然而，作为太阳电池材料，CdTe也存在物理特性的不足：CdTe的载流子浓度很低；p-CdTe的高功函数使得其很难与常见的金属背电极形成欧姆背接触；高质量的p-n异质结制备；入射光在窗口层的光损耗；掺杂元素的扩散对电池稳定性的影响等。

CdTe多晶薄膜电学性质方面的缺陷是限制CdTe薄膜太阳电池器件性能进一步提升的主要因素之一。CdTe多晶薄膜电学性质的缺陷主要包括两个方面：载流子浓度低和载流子寿命短。载流子浓度低及其对应的较大的电阻率(～10⁴Ω·cm)限制了CdTe器件的光电转换性能，也影响了低阻欧姆背接触的实现。CdTe薄膜中的缺陷及晶界使得载流子的寿命仅为几个纳秒，较低的载流子寿命限制了CdTe太阳电池开路电压的提升。对CdTe薄膜太阳电池来说，对CdTe薄膜的后续热处理是改善CdTe薄膜电学性质和器件性能必不可少的一步。目前，高效率CdTe薄膜太阳电池的制备都包含对CdTe薄膜的热处理工序。由于该热处理对电池效率的显著作用，这一工序通常被称为高效率CdTe太阳电池的‘激活处理’。因此，开发并优化CdTe薄膜的热处理方法对改善CdTe材料电学性质和提高器件性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种CdTe薄膜的热处理方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种CdTe薄膜的热处理方法，将CdTe薄膜置于含磷(P)环境中进行热处理。

所述的CdTe薄膜包括CdTe单层薄膜和含CdTe的多(叠)层薄膜；优选为CdS/CdTe叠层薄膜。

所述的含磷环境为在CdTe薄膜热处理过程中保持含磷材料的存在，可以将含磷材料存在于环境气氛中，也可以将含磷材料直接沉积在CdTe薄膜表面。

所述的含磷材料包括磷单质和含磷化合物；所述含磷材料优选通过如下任一项所述的方式提供：

(1)在CdTe薄膜表面沉积含磷薄层；

(2)将CdTe薄膜置于含磷气氛中；