Onm，低能隙材料的厚度为10 -lOOnm，量子阱的结构周期为5-20。
[0041] 如图6所示，所述具有量子阱结构的蹄化簡薄膜太阳能电池的制造方法包括：
[0042](1)对玻璃基板进行清洗；玻璃基板首先用含有1 %肥皂的去离子水值I)溶液在 60-80°C进行处理5 - 20分钟，然后使用超声波和60-80°C的去离子水进一步进行清洗，并 烘干。
[00创 （2)在基板上制备TCO前电极；
[0044] 透明导电膜Sn〇2;F层是通过低压化学气相淀积（LPCVD)方法制备，沉积总压力为 在eOtorr，和衬底温度为550°C。四甲基锡（TMT)作为锡的前驱体，和CBrF3是作为F的渗 杂源。i-Sn〇2层的薄层厚度为0. 5-2ym，电阻率约为1欧姆厘米。如采用IT0作为TC0前 电极，采用IT0为祀材和磁控瓣射方法制备。
[0045] (3)采用355皿波长激光器将TC0前电极分割形成子电池的电极；
[0046] (4)对划刻后的玻璃基板再次进行清洗；
[0047] (5)在具有导电膜的玻璃基片上，用化学溶液反应法制备CdS薄膜；
[0048]簡的原料采用0. 02-0. 05克分子浓度醋酸簡（CdAc2)，0. 5-2克分子浓度的醋酸锭 轉。)，10-20克分子浓度的氨水（畑4〇巧和0. 05 - 0. 1克分子浓度的硫脈攸(畑3) 2)作 为硫源。化学溶液反应法沉积温度为80-95 °C，CdS薄膜沉积厚度为80 - 200纳米。锻模完 成后，基板然后从浴中取出，放入温暖的去离子水，并用超声处理（约2分钟）W除去松散 附着的CdS微粒，然后用干燥的馬吹干。 (6)蹄化簡量子阱结构的制备：
[0049] 蹄化簡量子阱结构采用共蒸方法制备，制备前用浓盐酸除去基板背面的的CdS 层，稀盐酸溶液中的去离子水（1:40盐酸；去离子水）5秒，再用去离子水清洗和干燥。基 板装载在沉积室后，在400°C和C0和C02或肥的气氛下，预处理15分钟。冷却后到200°C 时，反应室的真空度抽到0. 02毛的压力，然后通入氮气，达到10-20毛的压力时，开始锻缓 冲层薄膜，然后基板温度升到为600-650°C，CdTe和化，化和S慘杂的CdTe石墨舟蒸发源 温度为650-750°C，化原料石墨舟蒸发源温度1100-1400°C制备来蹄化簡量子阱结构。 [0化日]蒸发源的蹄化簡原料依据蹄化簡量子阱结构中化慘杂Cd；Tey(1.4-1.6eV)/ Cu，Zn，Hg和S慘杂的Cdjey(1. 3-1. 5eV) (1 >X> 0, 1 >y> 0)通过改变Cu，Zn，Hg和 S的慘杂量（慘杂量从0到25 % )，W及对X和y的比例进行调整，并调整晶粒尺寸大小 从0. 5ym到6ym来调节蹄化簡材料的能隙匹配，通过调整基板温度从500到650°C，化， Zn，化和S慘杂的CdTe石墨舟蒸发源温度从600到750°C，和沉积速率来控制CdTe晶粒尺 寸大小达到CdTe能隙的调整。每锻完一层膜，用干燥的氮气去除任何松散附着的氧化物或 CdTe微粒。
[0化1] (7)CdCl2退火处理
[0化2] 在完成CdTe量子阱结构沉积后，采用氯化簡进行退火处理。没有经过退火处理的 蹄化簡太阳能电池的光电转化一般只有6%和10%之间，而经过氯化簡退火处理之后的光 电转化率可达到12% -15%。在退火处理处理之前，CdTe量子阱结构置于一个饱和氯化 簡的75%甲醇溶液（饱和溶液；500毫升甲醇含有7. 5克氯化簡）。CdTe量子阱结构的衬 底在50-70°C被浸泡15分钟后，取出用干燥的N2吹干。放入烘烤炉中在lOOsccm的氮气流 和25sccm的化气流下和360°C-450°C的温度下烘烤40分钟。冷却到50°C后，用去离子水 漂洗去除任何过量的簡。
[0053] (8)采用机械和激光技术划刻锻膜层，便于金属背电极作为导线连接子电池；
[0054] (9)制备背接触电极
[0化5] 采用88:1:35磯酸；硝酸；去离子水的溶液对CdTe量子阱结构的衬底进行清洗和 刻蚀，刻蚀的总时间约为30-60秒，形成一个清洁的富Te的表面。 [0056]4克化16:化（大约2%的原子比的化）渗杂到10肖石墨粉中行成为石墨糊作为背 电极原料。用模板印刷的方法制备背电极，在烘烤炉中在lOOsccm的氮气流中，250 - 350°C 下，30分钟，再模板印刷的方法制备印上一层薄薄的银浆，并在100°C烤箱里烘烤1 - 2小 时。也有采用采用磁控瓣射制备金属背电极；
[0化7] (10)采用机械和激光技术划刻蹄化簡薄膜和金属背电极，形成单个的子电池；
[005引 （11)对电池边缘进行激光划线处理；
[0059] (12)对电池进行电路连接及封装。
【主权项】
1. 一种具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池，包括由CdTe吸收层和CdS窗口层 所形成的pn结，其特征是，所述碲化镉薄膜太阳能电池的pn结中的CdTe吸收层包括由多 个周期所形成的量子阱结构，其中一个周期包括晶体结构相同而能隙不同的上下两层，上 层为高能隙层，下层为低能隙层；所述高能隙层为能隙在I. 4-1. 6eV之间的掺杂或者非掺 杂的CdxTey层，所述低能隙层为能隙在I. 3-1. 5eV之间的掺杂或者非掺杂的CdxTey层，其中 O<X< 1，y= 2_x〇
2. 根据权利要求1所述具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征是，所述高 能隙层为Cu摻杂的CdxTey层，Cu的掺杂量为0. 1 %到25%。
3. 根据权利要求1所述具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征是，所述低 能隙层为惨杂的CdxTey层，惨杂兀素为Cu,Zn,Hg和S中的一种或几种，慘杂兀素的惨杂; 为 0? 1%到 25%。
4. 根据权利要求1或2所述具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征是，所述 量子阱结构的势皇高度通过组成量子阱结构材料的能隙差来调节，能隙差为〇. 1 _ 〇. 5eV。
5. 根据权利要求1或2所述具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征是，所 述量子阱结构的势皇宽度通过高能隙层和低能隙层的厚度为调节，所述高能隙层的厚度为 l-10nm，所述低能隙层的厚度为10 -IOOnm0
6. 根据权利要求1所述具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池，其特征是，所述 CdTe吸收层包括由5 - 20个周期所形成的量子阱结构。
7. 根据权利要求1-6之一所述具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池的制备方 法，其特征是，所述具有量子阱结构的CdTe吸收层采用共蒸方法制备，具体工艺控制参数 包括：制备前用浓盐酸除去基板背面的CdS层，稀盐酸溶液中的去离子水3-5秒，再用去 离子水清洗和干燥；基板装载在沉积室后，在380°C_420°C的温度下，在CO、0)2或H2的 气氛下，预处理15-20分钟；冷却到150°C-200°C时，反应室的真空度抽到0.01-0. 03乇 的压力，然后通入氦气，达到10-20乇的压力时，开始镀缓冲层薄膜，然后基板温度升到为 600°C-650°C，CdTe和Zn,Hg和S摻杂的CdTe石墨舟蒸发源温度为650°C-750°C，Cu原料 石墨舟蒸发源温度ll〇〇°C-1400°C制备来碲化镉量子阱结构，每镀完一层膜，用干燥的氮 气去除松散附着的氧化物或CdTe微粒。
8. 根据权利要求7所述具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法，其特征 是，在完成CdTe量子阱结构沉积后，采用氯化镉进行退火处理：将CdTe量子阱结构置于一 个饱和氯化镉的60% -80%甲醇溶液；CdTe量子阱结构的衬底在50°C-70°C被浸泡15分 钟后，取出用干燥的N2吹干，放入烘烤炉中在lOOsccm的氦气流和25SCCm的O2气流下和 360°C-450°C的温度下烘烤40-45分钟.冷却到45°C-50°C后，用去离子水漂洗去除过量的 锦。
【专利摘要】本发明公开了一种具有量子阱结构的碲化镉薄膜太阳能电池及其制造方法，该电池包括由CdTe吸收层和CdS窗口层所形成的pn结，所述碲化镉薄膜太阳能电池的pn结构中的CdTe吸收层包括由多个周期所形成的量子阱结构。这种量子阱能够分离和捕捉游离电子，在太阳光的激发下，形成较大电流而提高薄膜太阳能电池的效率。该量子阱结构避免了晶粒的异常长大和孔洞和裂缝的形成，制备了致密的、晶粒尺寸大小均匀、能隙匹配的高质量的薄膜，同时，量子阱结构有利于对太阳光的充分吸收。因而，进一步提高了碲化镉薄膜太阳能电池的效率。
【IPC分类】H01L31-0352, H01L31-0749, H01L31-0445
【公开号】CN104821343
【申请号】CN201510076551
【发明人】李廷凯, 李晴风, 钟真
【申请人】湖南共创光伏科技有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年2月13日