一种能反射红外光线与紫外光线的CdTe电池TCO层的制作方法

本发明涉及薄膜太阳能电池制作
技术领域：
，具体为一种能反射红外光线与紫外光线的cdte电池tco层。
背景技术：
：cdte薄膜太阳能电池是以p型cdte和n型cds为异质结的薄膜太阳能电池，如图1所示，在玻璃衬底1上一共沉积五层薄膜，依次为背电极2、背接触层3、厚度为5um的p-cdte层4、厚度为80-150nm的n-cds层5、厚度为300nm的tco层6；其中，tco层6即透明导电氧化层，太阳能电池中常用tco材料的电阻率和透过率如下表1所示。表1材料透过率(％)sno280in2o3：sn(ito)>80in2o3：ga(igo)85in2o3：f85cd2sno4(cto)85zn2sno4(znto)90zno：in85cdte的禁带宽度一般为1.45ev,cdte的光谱响应与可见光光谱最佳吸收位置1.45ev-1.5ev匹配良好；频率太小的红外光线无法使cdte薄膜太阳能电池pn结内部的电子跃迁到更高的能带，更加无法使其产生空穴载流子对；而频率较高的紫外光线不仅无法被cdte薄膜太阳能电池吸收，而且紫外光线对cdte薄膜太阳能电池是有害的，不但能够加速cdte薄膜太阳能电池的老化，而且能够降低其光电转化效率。而现有技术中的tco层6尽管在波长为400-860nm范围内的可见光光谱中的透光率超过85％，但是tco层6不具备反射波长在800-2500nm范围内的近红外光线的性能，同时也不具备反射紫外光线的性能。本发明提供一种能反射红外光线与紫外光线的cdte电池tco层，旨在解决现有技术中的cdte电池tco层，在具备较高可见光透光率的同时，无法实现有效反射近红外光线与紫外光线的技术问题。技术实现要素：(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种能反射红外光线与紫外光线的cdte电池tco层，解决了现有技术中的cdte电池tco层，在具备较高可见光透光率的同时，无法实现有效反射近红外光线与紫外光线的技术问题。(二)技术方案为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能反射红外光线与紫外光线的cdte电池tco层，所述cdte电池tco层包括以下重量份数配比的原料：10份中空玻璃微珠、20-25份al(no3)3·9h2o、10.4-17.3份ticl4、300份incl3与15-25份sncl4·5h2o。优选的，所述中空玻璃微珠的平均粒径≤10um或者平均粒径≤1um。优选的，所述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.以10份中空玻璃微珠、20-25份al(no3)3·9h2o、10.4-17.3份ticl4为原料，制备得到反射组分；s2.以300份incl3与15-25份sncl4·5h2o为原料，制备得到sn掺杂in2o3组分；s3.先将步骤s1中的反射组分、步骤s2中的sn掺杂in2o3组分与50ml无水乙醇一起置于球磨罐中球磨，再置于真空度80pa、压力为15mpa的真空炉中，升温速度为5℃/min，升温至1100℃时保温2h，之后进行降温，退火速率为5℃/min，降温至600℃时保温1h，温度降至室温时取出，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s4.采用磁控溅射沉积的方法，将步骤s3中的靶材组分，在气压为6×10-5pa、溅射功率为100w、溅射气体为ar气、衬底温度为260℃下，沉积在cdte电池的n-cds层上，制备得到cdte电池tco层。优选的，所述步骤s3中采用直径3mm的锆珠，在n2保护下球磨。优选的，所述步骤s3中真空炉的预热温度为900℃。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：本发明主要以反射组分、sn掺杂in2o3组分为原料制备出cdte电池tco层；经测试，本发明的cdte电池tco层在波长400-760nm范围内的平均透光率为89-94％，与对比例中的cdte电池tco层在波长400-760nm范围内的平均透光率86-87％相比，取得了显著提高cdte电池tco层在可见光范围内透光率的技术效果；本发明的cdte电池tco层在波长780-110nm范围内的平均反射率为89-93％，与对比例中的cdte电池tco层在波长780-110nm范围内的平均反射率9-11％相比，取得了显著提高cdte电池tco层在近红外光范围内反射率的技术效果；本发明制备出的cdte电池tco层在波长10-400nm范围内的平均反射率为88-93％，与对比例中的cdte电池tco层在波长10-400nm范围内的平均反射率11-13％相比，取得了显著提高cdte电池tco层在紫外光范围内反射率的技术效果；这一技术方案，与现有技术相比，在显著提高cdte电池tco层在可见光范围内透光率的同时，显著提高了cdte电池tco层在近红外光范围内的反射率与显著提高了cdte电池tco层在紫外光范围内的反射率，从而cdte电池tco层在具备较高可见光透光率的同时，实现了有效反射近红外光线与紫外光线的技术效果。附图说明图1为现有技术中cdte薄膜太阳能电池结构示意图。图中标示：1-玻璃衬底，2-背电极，3-背接触层，4-p-cdte层，5-n-cds层，6-tco层。具体实施方式实施例一：cdte电池tco层的包括以下原料：10g平均粒径≤10um的中空玻璃微珠、20gal(no3)3·9h2o、7.5mlticl4、300gincl3与18gsncl4·5h2o；其中，ticl4的密度为1.726g/cm3，7.5mlticl4的质量为12.9g；上述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.称取10g平均粒径≤10um的中空玻璃微珠加入到500ml四口烧瓶中，加入50ml超纯水，再加入5ml质量分数为10％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，搅拌均匀，升温到100℃，采用质量分数为10％的naoh溶液将溶液的ph值调整为9，制备得到混合溶液a；s2.将20gal(no3)3·9h2o与7.5mlticl4一起加入到100ml超纯水中，搅拌混合均匀，制备得到混合溶液b；s3.在加热温度为100℃、搅拌速率为120r/min下，以1ml/s的速率将步骤s2中的混合溶液b加入到步骤s1中的混合溶液a，控制溶液的ph值为9，滴加完毕后，继续在温度为100℃、搅拌速率为120r/min下反应20min，制备得到混合溶液c；s4.将步骤s3中的混合溶液c进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至检测不到cl-为止；s5.将步骤s4中的滤渣置于真空干燥箱内，于100℃下真空干燥60min，制备得到反射组分；s6.将300gincl3与18gsncl4·5h2o一起加入到由300ml超纯水和50ml异丙醇组成的混合溶剂中，在80℃的水浴中，以180r/min的速率搅拌10min，采用质量分数为25％的浓氨水，调节溶液的ph值为8，继续在温度为80℃、搅拌速率为180r/min下反应60min，制备得到混合溶液d；s7.将步骤s6中的混合溶液d进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至采用0.1mol/l的agno3溶液检测不到cl-为止；s8.将步骤s7中的滤渣加入到100ml异丙醇中，在83℃的水浴下、以180r/min的速率进行搅拌和共沸蒸馏，当异丙醇蒸干后，制备得到sn掺杂in2o3组分；s9.先将步骤s8中的sn掺杂in2o3组分、步骤s5中的反射组分与50ml无水乙醇一起置于球磨罐中，采用直径3mm的锆珠，球料比为5:1，在n2保护下，球磨120min，再置于真空度80pa、压力为15mpa、预热温度为900℃的真空炉中，升温速度为5℃/min，升温至1100℃时保温2h，之后进行降温，退火速率为5℃/min，降温至600℃时保温1h，温度降至室温时取出，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s10.采用磁控溅射沉积的方法，将步骤s9中的靶材组分，在气压为6×10-5pa、溅射功率为100w、溅射气体为ar气、衬底温度为260℃下，沉积在cdte电池的n-cds层5上，制备得到cdte电池tco层。实施例二：cdte电池tco层的包括以下原料：10g平均粒径≤10um的中空玻璃微珠、25gal(no3)3·9h2o、7.5mlticl4、300gincl3与25gsncl4·5h2o；其中，ticl4的密度为1.726g/cm3，7.5mlticl4的质量为12.9g；上述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.称取10g平均粒径≤10um的中空玻璃微珠加入到500ml四口烧瓶中，加入50ml超纯水，再加入10ml质量分数为10％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，搅拌均匀，升温到110℃，采用质量分数为10％的naoh溶液将溶液的ph值调整为10，制备得到混合溶液a；s2.将25gal(no3)3·9h2o与7.5mlticl4一起加入到100ml超纯水中，搅拌混合均匀，制备得到混合溶液b；s3.在加热温度为110℃、搅拌速率为180r/min下，以1ml/s的速率将步骤s2中的混合溶液b加入到步骤s1中的混合溶液a，控制溶液的ph值为9，滴加完毕后，继续在温度为110℃、搅拌速率为180r/min下反应30min，制备得到混合溶液c；s4.将步骤s3中的混合溶液c进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至检测不到cl-为止；s5.将步骤s4中的滤渣置于真空干燥箱内，于110℃下真空干燥30min，制备得到反射组分；s6.将300gincl3与25gsncl4·5h2o一起加入到由300ml超纯水和50ml异丙醇组成的混合溶剂中，在90℃的水浴中，以150r/min的速率搅拌10min，采用质量分数为25％的浓氨水，调节溶液的ph值为9，继续在温度为90℃、搅拌速率为180r/min下反应60min，制备得到混合溶液d；s7.将步骤s6中的混合溶液d进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至采用0.1mol/l的agno3溶液检测不到cl-为止；s8.将步骤s7中的滤渣加入到100ml异丙醇中，在90℃的水浴下、以180r/min的速率进行搅拌和共沸蒸馏，当异丙醇蒸干后，制备得到sn掺杂in2o3组分；s9.制备方法与实施例一中步骤s9的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s10.制备方法与实施例一中步骤s10的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层。实施例三：cdte电池tco层的包括以下原料：10g平均粒径≤1um的中空玻璃微珠、20gal(no3)3·9h2o、10mlticl4、300gincl3与10gsncl4·5h2o；其中，ticl4的密度为1.726g/cm3，10mlticl4的质量为17.3g；上述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.称取10g平均粒径≤1um的中空玻璃微珠加入到500ml四口烧瓶中，加入50ml超纯水，再加入15ml质量分数为10％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，搅拌均匀，升温到120℃，采用质量分数为10％的naoh溶液将溶液的ph值调整为8，制备得到混合溶液a；s2.将20gal(no3)3·9h2o与7.5mlticl4一起加入到100ml超纯水中，搅拌混合均匀，制备得到混合溶液b；s3.在加热温度为120℃、搅拌速率为120r/min下，以1ml/s的速率将步骤s2中的混合溶液b加入到步骤s1中的混合溶液a，控制溶液的ph值为8，滴加完毕后，继续在温度为120℃、搅拌速率为180r/min下反应30min，制备得到混合溶液c；s4.将步骤s3中的混合溶液c进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至检测不到cl-为止；s5.将步骤s4中的滤渣置于真空干燥箱内，于90℃下真空干燥90min，制备得到反射组分；s6.将300gincl3与10gsncl4·5h2o一起加入到由300ml超纯水和50ml异丙醇组成的混合溶剂中，在70℃的水浴中，以150r/min的速率搅拌10min，采用质量分数为25％的浓氨水，调节溶液的ph值为10，继续在温度为70℃、搅拌速率为150r/min下反应90min，制备得到混合溶液d；s7.将步骤s6中的混合溶液d进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至采用0.1mol/l的agno3溶液检测不到cl-为止；s8.将步骤s7中的滤渣加入到100ml异丙醇中，在83℃的水浴下、以180r/min的速率进行搅拌和共沸蒸馏，当异丙醇蒸干后，制备得到sn掺杂in2o3组分；s9.制备方法与实施例一中步骤s9的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s10.制备方法与实施例一中步骤s10的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层。实施例四：cdte电池tco层的包括以下原料：10g平均粒径≤10um的中空玻璃微珠、20gal(no3)3·9h2o、6mlticl4、300gincl3与22gsncl4·5h2o；其中，ticl4的密度为1.726g/cm3，6mlticl4的质量为10.4g；上述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.称取10g平均粒径≤10um的中空玻璃微珠加入到500ml四口烧瓶中，加入50ml超纯水，再加入5ml质量分数为10％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，搅拌均匀，升温到100℃，采用质量分数为10％的naoh溶液将溶液的ph值调整为9，制备得到混合溶液a；s2.将20gal(no3)3·9h2o与6mlticl4一起加入到100ml超纯水中，搅拌混合均匀，制备得到混合溶液b；s3.在加热温度为100℃、搅拌速率为120r/min下，以1ml/s的速率将步骤s2中的混合溶液b加入到步骤s1中的混合溶液a，控制溶液的ph值为9，滴加完毕后，继续在温度为100℃、搅拌速率为120r/min下反应20min，制备得到混合溶液c；s4.将步骤s3中的混合溶液c进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至检测不到cl-为止；s5.将步骤s4中的滤渣置于真空干燥箱内，于100℃下真空干燥60min，制备得到反射组分；s6.将300gincl3与22gsncl4·5h2o一起加入到由300ml超纯水和50ml异丙醇组成的混合溶剂中，在80℃的水浴中，以180r/min的速率搅拌10min，采用质量分数为25％的浓氨水，调节溶液的ph值为8，继续在温度为80℃、搅拌速率为180r/min下反应60min，制备得到混合溶液d；s7.将步骤s6中的混合溶液d进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至采用0.1mol/l的agno3溶液检测不到cl-为止；s8.将步骤s7中的滤渣加入到100ml异丙醇中，在83℃的水浴下、以180r/min的速率进行搅拌和共沸蒸馏，当异丙醇蒸干后，制备得到sn掺杂in2o3组分；s9.制备方法与实施例一中步骤s9的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s10.制备方法与实施例一中步骤s10的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层。实施例五：cdte电池tco层的包括以下原料：10g平均粒径≤10um的中空玻璃微珠、25gal(no3)3·9h2o、10mlticl4、300gincl3与20gsncl4·5h2o；其中，ticl4的密度为1.726g/cm3，10mlticl4的质量为17.3g；上述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.称取10g平均粒径≤10um的中空玻璃微珠加入到500ml四口烧瓶中，加入50ml超纯水，再加入10ml质量分数为10％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，搅拌均匀，升温到110℃，采用质量分数为10％的naoh溶液将溶液的ph值调整为10，制备得到混合溶液a；s2.将25gal(no3)3·9h2o与10mlticl4一起加入到100ml超纯水中，搅拌混合均匀，制备得到混合溶液b；s3.在加热温度为110℃、搅拌速率为180r/min下，以1ml/s的速率将步骤s2中的混合溶液b加入到步骤s1中的混合溶液a，控制溶液的ph值为9，滴加完毕后，继续在温度为110℃、搅拌速率为180r/min下反应30min，制备得到混合溶液c；s4.将步骤s3中的混合溶液c进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至检测不到cl-为止；s5.将步骤s4中的滤渣置于真空干燥箱内，于110℃下真空干燥30min，制备得到反射组分；s6.将300gincl3与20gsncl4·5h2o一起加入到由300ml超纯水和50ml异丙醇组成的混合溶剂中，在90℃的水浴中，以150r/min的速率搅拌10min，采用质量分数为25％的浓氨水，调节溶液的ph值为9，继续在温度为90℃、搅拌速率为180r/min下反应60min，制备得到混合溶液d；s7.将步骤s6中的混合溶液d进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至采用0.1mol/l的agno3溶液检测不到cl-为止；s8.将步骤s7中的滤渣加入到100ml异丙醇中，在90℃的水浴下、以180r/min的速率进行搅拌和共沸蒸馏，当异丙醇蒸干后，制备得到sn掺杂in2o3组分；s9.制备方法与实施例一中步骤s9的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s10.制备方法与实施例一中步骤s10的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层。实施例六：cdte电池tco层的包括以下原料：10g平均粒径≤1um的中空玻璃微珠、20gal(no3)3·9h2o、8mlticl4、300gincl3与15gsncl4·5h2o；其中，ticl4的密度为1.726g/cm3，8mlticl4的质量为13.8g；上述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.称取10g平均粒径≤1um的中空玻璃微珠加入到500ml四口烧瓶中，加入50ml超纯水，再加入15ml质量分数为10％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，搅拌均匀，升温到120℃，采用质量分数为10％的naoh溶液将溶液的ph值调整为8，制备得到混合溶液a；s2.将20gal(no3)3·9h2o与8mlticl4一起加入到100ml超纯水中，搅拌混合均匀，制备得到混合溶液b；s3.在加热温度为120℃、搅拌速率为120r/min下，以1ml/s的速率将步骤s2中的混合溶液b加入到步骤s1中的混合溶液a，控制溶液的ph值为8，滴加完毕后，继续在温度为120℃、搅拌速率为180r/min下反应30min，制备得到混合溶液c；s4.将步骤s3中的混合溶液c进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至检测不到cl-为止；s5.将步骤s4中的滤渣置于真空干燥箱内，于90℃下真空干燥90min，制备得到反射组分；s6.将300gincl3与15gsncl4·5h2o一起加入到由300ml超纯水和50ml异丙醇组成的混合溶剂中，在70℃的水浴中，以150r/min的速率搅拌10min，采用质量分数为25％的浓氨水，调节溶液的ph值为10，继续在温度为70℃、搅拌速率为150r/min下反应90min，制备得到混合溶液d；s7.将步骤s6中的混合溶液d进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至采用0.1mol/l的agno3溶液检测不到cl-为止；s8.将步骤s7中的滤渣加入到100ml异丙醇中，在83℃的水浴下、以180r/min的速率进行搅拌和共沸蒸馏，当异丙醇蒸干后，制备得到sn掺杂in2o3组分；s9.制备方法与实施例一中步骤s9的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s10.制备方法与实施例一中步骤s10的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层。对比例一：cdte电池tco层的包括以下原料：300gincl3与18gsncl4·5h2o；上述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.将300gincl3与18gsncl4·5h2o一起加入到由300ml超纯水和50ml异丙醇组成的混合溶剂中，在80℃的水浴中，以180r/min的速率搅拌10min，采用质量分数为25％的浓氨水，调节溶液的ph值为8，继续在温度为80℃、搅拌速率为180r/min下反应60min，制备得到混合溶液a；s2.将步骤s1中的混合溶液a进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至采用0.1mol/l的agno3溶液检测不到cl-为止；s3.将步骤s2中的滤渣加入到100ml异丙醇中，在83℃的水浴下、以180r/min的速率进行搅拌和共沸蒸馏，当异丙醇蒸干后，制备得到sn掺杂in2o3组分；s4.制备方法与实施例一中步骤s9的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s10.制备方法与实施例一中步骤s10的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层。对比例二：cdte电池tco层的包括以下原料：300gincl3与25gsncl4·5h2o；上述cdte电池tco层的制备方法包括以下步骤：s1.将300gincl3与25gsncl4·5h2o一起加入到由300ml超纯水和50ml异丙醇组成的混合溶剂中，在70℃的水浴中，以150r/min的速率搅拌30min，采用质量分数为25％的浓氨水，调节溶液的ph值为8，继续在温度为80℃、搅拌速率为180r/min下反应90min，制备得到混合溶液a；s2.将步骤s1中的混合溶液a进行过滤处理，采用去离子水对滤渣进行洗涤，直至采用0.1mol/l的agno3溶液检测不到cl-为止；s3.将步骤s2中的滤渣加入到100ml异丙醇中，在83℃的水浴下、以180r/min的速率进行搅拌和共沸蒸馏，当异丙醇蒸干后，制备得到sn掺杂in2o3组分；s4.制备方法与实施例一中步骤s9的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层用的靶材组分；s10.制备方法与实施例一中步骤s10的制备方法相同，制备得到cdte电池tco层。性能测试：一、采用透光率测试仪测试上述实施例与对比例中制备的cdte电池tco层，在波长400-760nm范围内的平均透光率，测试结果见表1；表1二、采用反射率测试仪测试上述实施例与对比例中制备的cdte电池tco层，在波长780-1100nm范围内的平均反射率，测试结果见表2；表2样品在波长780-1100nm范围内的平均反射率(％)实施例一93实施例二89实施例三91实施例四92实施例五89实施例六92对比例一11对比例二9三、采用反射率测试仪测试上述实施例与对比例中制备的cdte电池tco层，在波长10-400nm范围内的平均反射率，测试结果见表3；表3当前第1页12