2.碲化镉太阳能电池原理——结构
降低CdTe与金属电 极接触势垒 p型半导体
n型半导体
透明导电氧化层
2.碲化镉太阳能电池原理 CdTe薄膜太阳能电池能带图
2.碲化镉太阳能电池原理
玻璃衬底
主要对电池起支架、防止污和入射太阳光的作用。
2.碲化镉太阳能电池原理
TCO层
透明导电氧化层。它主要的作用是透光和导电的作用。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
厚度均匀、晶粒大小适当、高效率、设备简单、 沉积速度高、Cd污染小、易于控制
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
衬底加 热器
衬底
生长薄膜
源材料 加热器
CdTe源材料
CdTe在高于450度时升华并分解，当它们沉积在较低温度的衬底上时，再化合形 成多晶薄膜。为了制取厚度均匀、化学组份均匀、晶粒尺寸均匀的薄膜，不希
2.碲化镉太阳能电池原理
CdTe吸收层
电池的主体吸光层，它与n型的CdS窗口层形成的p-n结是整个电 池最核心的部分。多晶CdTe薄膜具有制备太阳能电池的理想的 禁带宽度(Eg=1．45 eV)和高的光吸收率(大约10^4/cm)。CdTe 的光谱响应与太阳光谱几乎相同。
2.碲化镉太阳能电池原理
望 镉离子和碲离子直接蒸发到衬底上。因此，反应室要用保护性气体维持一定的
气 压。这样，源和衬底间的距离必须很小。 显然，保护气体的种类和气压、源的温度、衬底的温度等，是这种方法的最关
键 的制备条件。保护气体以惰性气体为佳，也可以用氮气和空气。其中，氦气最 好，被国外大多数研究组采用。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
背接触层和背电极
降低CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，使金属电极 与CdTe形成欧姆接触。
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
工艺流程 近空间升华法 CdCl2处理 背接触层 关键技术
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
工艺流程
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
电沉积、化学浴沉积等低温沉积技术制备的薄膜致 密，晶粒细小。经过后处理，晶粒长大。 丝网印刷、近空间升华、元素气相化合等高温沉 积技术，制备的薄膜，晶粒尺寸在2～3 u m以上， 仍需在含氯化合物+氧气氛下进行后处理，才能制 备出较高转换效率的电池，可能的原因是氯不仅促 进了晶粒的长大，而在CdTe中作为受主杂质，钝化 了晶界缺陷。
衬底加 热器
衬底
源材料 加热器
生长薄膜 CdTe源材料
近空间升华法是目前被用来生产高效率CdTe薄膜电池最主要 的方法------蒸发源是被置于一与衬底同面积的容器内，衬底与源材 料要尽量靠近放置，使得两者之间的温度差尽量小，从而使薄膜的
生长接近理想平衡状态。使用化学计量准确的源材料，也可以得到 化学计量准确的CdTe薄膜。一般衬底的温度可以控制在450～ 600℃之间，而高品质的薄膜可以在大约 1um/min 的速率沉积下得 到。
效率
7%
存在问题 稳定性
1982年，Kodak实验室里由化学沉积法在P型的 CdTe上制备一层超薄的CdS。制备出效率超过10％ 的异质结p-CdTe／n—CdS薄膜太阳能电池
glass/TCO／CdS／CdTe
目前，小面积CdTe太阳电池的最高转换效率为 16．5%(Voc：845．0mv，Jsc：25．9mA／cm2， FF
n 结的禁带宽度时。吸收层的电子获得能量跃迁到导带，同时在价带中产生空穴
。 在P-n结附近会产生电子．空穴对。产生的非平衡载流子由于内建电场作用向 空间电荷区两端漂移从而产生光生电势。将p-n结与外电路导通，电路中会出
2.碲化镉太阳能电池原理——结构 光光
背电极
聚酰亚胺衬底
背电极 金属衬底
光光 结构
碲化镉太阳能电池研究进展 碲化镉太阳能电池原理 碲化镉太阳能电池制作工艺 碲化镉太阳能电池成本估算 碲化镉太阳能电池优势与缺陷
第一个CdTe太阳能电池是由RCA实验室在CdTe单 晶上镀上In的合金制得的。其光电转换效率为2.1％
1963年， 第一个 异质结 CdTe薄 膜电池 诞生。
结构
n--CdTe／p-Cu2-1Te
结构
superstrate结构是在玻璃衬底上依次长上透明氧化层 （TCO）、CdS、CdTe薄膜，而太阳光是由玻璃衬底上方照射 进入，先透过TCO层，再进入CdS/CdTe结。而在substrate结构， 是先在适当的衬底上长上CdTe薄膜，再接着长CdS及TCO薄膜。 其中以superstrate的效率最高。
2.碲化镉太阳能电池原理
Ⅱ一Ⅵ族化合物 能隙为1．45eV 直接禁带半导体
CdTe
吸收系数～105/cm
CdTe多晶薄膜制备 技术较多，且简单 高效、稳定且相对 低成本
2.碲化镉太阳能电池原理
2.碲化镉太阳能电池原理
CdTe太阳能电池发电的原理是基于光伏效应，即由太阳光子与半导体相互作 而
产生电势从而输出电流对外做功。 p/n结型太阳能电池的基本工作原理是：P型半导体和n型半导体结合在一 起形成p-n结，由于多数载流子的扩散形成空间电荷区，同时形成一个不断增 强的从n型到P型半导体的内建电场，导致多数载流子反向飘移。当这一过程 达到平衡，扩散电流和飘移电流相等。当有光照射p-n结，且光子能量大于P-
3.碲化镉太阳能电池制作工艺
用于CdTe／CdS薄膜太阳能电池的TCO必须具备下列的特性： 在波长400～860nm的可见光的透过率超过85％：低的电阻率， 大约2×10^-4Ωcm数量级；在后续高温沉积其它薄膜层时的 良好的热稳定性。
2.碲化镉太阳能电池原理
CdS窗口层
n型半导体，与P型CdTe组成p/n结。CdS的吸收边大约是521 nm， 可见几乎所有的可见光都可以透过。因此CdS薄膜常用于薄膜 太阳能电池中的窗口层。
： 75．51％,0．94m2)。
由美国可再生能源国家实验室创造，组件效率达到 10．7％。
小面积电池的转换效率已经达到了16.5%
商业组件的转换效率约10%
四川大学制备出效率为13.38%的小面积电池， 54cm2集成组件效率达到7％ 四川大学正在进行0.1m2组件生产线的建设和大面积 电池生产技术的研发。