专利名称：硒化钒薄膜作背接触层的CdTe太阳电池的制作方法
技术领域：
本发明属于新能源材料与器件领域，特别涉及一种碲化镉薄膜太阳电池的制备方法。
背景技术：
由于CdTe具有较高的吸收系数和适合太阳能转换的最佳能隙，因此，在光伏领域，CdTe作为一种重要的光电转换材料受到人们广泛关注和重视。它与宽能隙的CdSd. 42 eV)形成CdS/CdTe异质结太阳电池，有接近30%的理论转换效率。目前，实验室小面积电池的效率已经突破16%，商业化组件的效率已达11%。CdTe太阳电池的基本结构为玻璃(G)/透明导电膜(T)Ai-CdS (W)/p-CdTe (A)/ 金属背电极(M)，其中透明导电膜(TCO)为前电极，CdS为窗口层，CdTe为吸收层，如
图1所示。在CdTe太阳电池的制备过程中，实现CdTe与金属背电极之间的欧姆接触是获得稳定、 高效电池的关键技术之一。由于CdTe的功函数很高，与大多数的金属都难以形成低电阻接触。因此，解决背接触问题的有效办法是将一种P型重掺杂的过渡层材料沉积在CdTe薄膜表面，通过沟道输运机制实现欧姆接触。常规的CdTe太阳电池，背接触层采用铜或含铜材料，但会出现如下问题对于 Cu，常与腐蚀后不均勻的富Te层反应产生成分和结构复杂的碲铜相；对于含铜材料如 ZnTe:Cu,HgTe:CuXuxTeCl ^ χ ^ 2),因金属离子或杂质沿晶粒间界扩散使电池性能衰降。
发明内容
本发明的目的是为了消除上述电池中铜或含铜背接触层的缺陷，避免铜的扩散对 CdTe太阳电池性能产生不良影响，进一步改进CdTe太阳电池的结构，提高填充因子和开路电压，从而获得较高的光电转化效率和稳定性。为了实现本发明的目的，本发明的技术方案是采用一种不含铜的硒化钒材料 (We2_x，其中0 ^ χ ^ 1，且其空间群为Plml，序号为164)，添加在CdTe太阳电池的吸收层(CdTe)与金属背电极之间，作为CdTe太阳电池的背接触层，其厚度大于30 nm，小于500 nm。因此，太阳电池的结构变为玻璃(G)/TCO (T)Ai-CdS (W)/p-CdTe (A)/ VSe2_x (B)/金属背电极(M)。在改进的结构中，Vk2_x为六方层状结构，ρ型半导体，其功函数与CdTe相当，载流子浓度很高，可作为过渡层沉积在CdTe薄膜表面，通过沟道输运机制获得低电阻接触。最终，在CdTe太阳电池中，可实现欧姆接触，并使太阳电池的耗尽区变宽，界面复合降低，旁路电阻增大。具有硒化钒的CdTe太阳电池的电学性能测试结果为旁路电阻有显著增加，填充因子提高109Γ20%，开路电压也有所增加。由于本发明中未使用铜这样的受主掺杂剂，因此，电池在长期使用或存放后未见衰降，即器件稳定性良好。表1为CdTe太阳电池有无VSe2_x (x=0)的开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)、填充因子(FF)、转换效率 (η)、串联电阻(Rsh)、旁路电阻(Rsh)等器件参数。
表1 CdS/CdTe薄膜太阳电池有无硒化钒背接触层的比较
权利要求
1.一种硒化钒薄膜作背接触层的CdTe太阳电池，其结构为玻璃/透明导电薄膜/硫化镉/碲化镉/硒化钒/金属背电极，其特征是以CdTe太阳电池基本结构为基础，采用硒化钒作为背接触层材料，添加在碲化镉与金属背电极之间。
2.如权利要求1所述的硒化钒薄膜作背接触层的CdTe太阳电池，其特征是硒化钒的化学表达式为，其中0彡χ彡1，并满足空间群Plml，序号为164。
3.如权利要求1或2所述的硒化钒薄膜作背接触层的CdTe太阳电池，其特征是硒化钒作为背接触层材料，其厚度大于30 nm，小于500 nm。
全文摘要
本发明是为了消除CdTe电池中铜或含铜背接触层材料的缺陷，避免铜的扩散对CdTe太阳电池性能产生不良影响。采用一种不含铜的硒化钒材料，添加在CdTe太阳电池基本结构的吸收层与金属背电极之间，作为CdTe太阳电池的背接触层。可实现CdTe太阳电池的欧姆接触，并使太阳电池的耗尽区变宽，界面复合降低，旁路电阻增大，填充因子提高，转换效率提高。由于本发明中未使用铜这样的受主掺杂剂，因此，电池在长期使用或存放后未见衰降，器件稳定性良好。
文档编号H01L31/072GK102244110SQ201110172479
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者冯良桓, 张静全, 李卫, 杨镓溢, 武莉莉, 狄霞, 王文武, 蔡亚平, 雷智 申请人:四川大学