专利名称：一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及薄膜太阳能电池，具体是指一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池。
背景技术：
Cd1^xZnxTe晶体的禁带宽度可随组分χ变化而变化，因具有优良的机械强度、高的电阻率、好的光敏特性和电荷传输特性等而得到广泛应用。用Si取代闪锌矿结构CdTe 晶格中的部分Cd，形成三元化合物CdhSixTe, Zn的加入并不显著影响材料的晶体结构。 CUnxTe可以被看作两种二元化合物SiTe和CdTe的固熔体，改变CdhZnxTe中Si的含量，即χ值，一些重要的物理性质可以在预想的范围内变化。如它的晶格常数随χ值在 0. 61004 0. 64829nm间线性改变；其禁带宽度随χ值在1. 45eV到2. 26eV间连续可调。如果合理控制χ值，制备CdhZnxTe多晶薄膜作为光吸收材料，就有可能制作出高光电转化效率的太阳能电池。多晶硅集晶体硅和非晶硅材料优点于一身，克服了光致衰退，与现有的太阳能电池研究生产技术具有兼容性，有可能成为制作太阳能电池的廉价优质材料。多晶硅薄膜是由许多大小不等、具有不同晶面取向的小晶粒构成的。多晶硅薄膜在长波段具有高敏性，生产成本低，效率稳定性好、光电转换效率高，可在不同材料、形状、大小的衬底上沉积，可大幅度节省硅材料的用量，具有高转化效率潜力，可大面积制备，便于大规模连续化生产，具有更高的产率，具有大幅度降低太阳电池制造成本的潜力。此外，多晶硅薄膜的制备过程基本不对生态环境造成危害，较为绿色。因此被公认为高效、低耗的最理想的光伏器件材料。单结结构的薄膜太阳能电池，只能吸收和转换特定光谱范围的太阳光，光电转换效率不高。如果用不同禁带宽度的材料，按其大小从上而下叠合成双结或多结太阳能电池， 可以选择性吸收和转换太阳光谱的不同区域的能量，就能大大提高薄膜太阳能电池的转换效率。
发明内容本实用新型的目的就是要提出一种在廉价的玻璃或柔性衬底上制备的具有叠层结构的，高光电转换效率的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池。一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括玻璃衬底，在玻璃衬底上依次生长有碲锌镉上子电池和多晶硅下子电池。所述的碲锌镉上子电池依次由透明导电氧化物前电极层、η型CdS窗口层、ρ型碲锌镉吸收层组成。所述的多晶硅下子电池依次由η型多晶硅层、ρ型多晶硅层、Ag反射层和背电极层组成。一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括柔性衬底，在柔性衬底上依次生长有多晶硅下子电池和碲锌镉上子电池。[0010]所述的多晶硅下子电池依次由Ag反射层、透明导电过渡层、P型多晶硅层、η型多晶硅层组成。所述的碲锌镉上子电池依次由P型碲锌镉吸收层、η型CdS窗口层、透明导电氧化物前电极层组成。本发明结构的优点在于不仅可以提高电池的光电转换效率，而且还可以减薄电池厚度，大大节省材料，降低生产成本。
图1是衬底为玻璃的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池结构示意图。图2是衬底为柔性材料的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池结构示意图。
具体实施方式
下面给出本实用新型的较佳实施例，并结合附图做详细说明。实施例1见图1，衬底为玻璃的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池的制备方法在玻璃衬底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 ΙΤ0、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η型CdS窗口层3。采用射频溅射方法在η型CdS窗口层3上沉积ρ型碲锌镉吸收层4，厚度为500 2000纳米。在制备好ρ型碲锌镉吸收层4后，将其放置在快速退火炉中进行退火。退火温度在200 400°C，退火时间40 120分钟。用等离子增强化学气相沉积法在退好火的ρ型碲锌镉吸收层4上生长20 200 纳米的η型多晶硅层5和200 2000纳米的ρ型多晶硅层6。然后，在ρ型多晶硅层6上热蒸发100 400纳米的Ag反射层7，以及500 1000 纳米的Al背电极8，构成衬底为玻璃的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池。实施例2见图2，衬底为柔性材料的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池的制备方法在柔性衬底9上热蒸发厚度为100 400纳米的Ag反射层7。柔性衬底材料为不锈钢或聚酰亚胺。用化学喷涂方法在Ag反射层7上沉积50 400纳米的ρ型碳纳米管涂层作为透明导电过渡层10。采用等离子增强化学气相沉积法在透明导电过渡层10上依次生长200 2000纳米的P型多晶硅层6和20 200纳米的η型多晶硅层5。用射频溅射方法在η型多晶硅层5上沉积ρ型碲锌镉吸收层4，厚度为500 2000 纳米。在制备好ρ型碲锌镉吸收层4后，将其放置在快速退火炉中进行退火。退火温度在200 400°C，退火时间40 120分钟。在ρ型碲锌镉吸收层4上磁控溅射厚度为50 100纳米的η型CdS窗口层3。
4[0032] 在η型CdS窗口层3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IT0、Sn02:F、Zn0:Al中的任一种，构成衬底为柔性材料的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳电池。
权利要求1.一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括玻璃衬底(1)，其特征在于在玻璃衬底上依次生长有碲锌镉上子电池和多晶硅下子电池；所述的碲锌镉上子电池依次由透明导电氧化物前电极层O)、n型CdS窗口层(3)、p型碲锌镉吸收层(4)组成；所述的多晶硅下子电池依次由η型多晶硅层(5)、ρ型多晶硅层(6)、Ag反射层(7)和背电极层⑶组成。
2.—种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，包括柔性衬底(9)，其特征在于在柔性衬底上依次生长有多晶硅下子电池和碲锌镉上子电池；所述的多晶硅下子电池依次由Ag反射层(7)、透明导电过渡层(10)、ρ型多晶硅层 (6)、η型多晶硅层(5)组成；所述的碲锌镉上子电池依次由P型碲锌镉吸收层G)、η型CdS窗口层(3)、透明导电氧化物前电极层( 组成。
专利摘要本实用新型公开了一种碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池，该太阳能电池可在廉价的玻璃或柔性衬底上制备具有叠层结构的，高光电转换效率的碲锌镉/多晶硅叠层薄膜太阳能电池。其中一个子电池由n型CdS窗口层/p型碲锌镉吸收层构成。另一个子电池由n型多晶硅层/p型多晶硅层构成。本实用新型由两种不同禁带宽度的材料叠接组成，提高了对太阳光谱的利用率和光电转换效率。并采用廉价衬底和低成本薄膜生长源材料，大大降低了太阳能电池的成本。
文档编号H01L31/078GK202221772SQ20112034083
公开日2012年5月16日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者张传军, 曹鸿, 潘建亮, 王善力, 褚君浩, 邬云华 申请人:上海太阳能电池研究与发展中心