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制作工艺 工艺流程 近空间升华法 CdCl2处理 背接触层
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02. 研究进展
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研究进展
历史
1.第一个 Cd Te 太阳能电池是由 RCA 实验室在 Cd Te单 晶上镀上 In 的合金制得的，其光电转换效率为2.1%。
2.1963年第一个异质结CdTe薄膜电池诞生， 效率达到7%，但还存在稳定性的问题。
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和高的光吸收率。
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各结构功能 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。
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CdTe薄膜太阳能电池能带图
➢全球最大的碲化镉太阳能电池制造商——美国 First Solar公司正加速扩大产能，该公司正在德国建设年 产量100MW的工厂，该工厂得到欧盟4000万欧元的投 资。
➢同时，First Solar还计划在美国本土和亚洲分別建设一 个100MW的工厂。
➢鉴于碲化镉薄膜太阳能电池的发展前景，日本计划再 启动碲化镉薄膜太阳能电池的工业化生产技术研究，意 大利电池
原理及结构
研究进展
优势与缺陷
发展进程
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01. 原理及结构
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太阳能光电池原理
p-n 结中由于多数载流子的扩散形成空间电 荷区，同时形成内建电场，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-n 结的禁带宽度），吸收层的 电子跃迁到导带，同时在价带中产生空穴。 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将向空间电荷区 两端漂移从而产生光生电势。将 p-n 结与外 电路导通，电路中会出现电流。
[3]白治中. 高转换效率CdTe薄膜太阳电池制备及关键科学问题研究[D].中国科学技术大学,2012.
[4]肖友鹏. CdTe薄膜太阳能电池结构分析[J]. 科技创新与应用,2014,(25):177.
[5]孔继川,缪娟. 薄膜太阳能电池研究进展[J]. 化工时刊,2008,(07):60-64.
四川大学制备出效率为13.38%的小面积电池， 54cm^2集成组件效率达到7% 四川大学正在进行0.1m^2组件生产线的建 设和大面积电池生产技术的研发。
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03. 优势与缺陷
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优势
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太阳能组件与其他能源的镉排放量比较图
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缺陷
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04. 前景展望
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前景
➢碲化镉薄膜太阳能电池正日益受到国内外的关注。
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材料特点
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CdTe太阳电池的高效结构
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。
3.1982 年，Kodak 实验室理由化学沉积法在 P 型的 Cd Te 上制备一层超模的 Cd S，制备了效率超过 10%的异 质结 p-Cd Te/n-Cd S 薄膜太阳能电池[2]这是现阶段 Cd Te 薄膜太阳能电池的原型。
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研究进展
现状
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%
CdTE薄膜太阳能电池
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太阳能电池原理及分类
太阳能电池是将光能直接转化成电能的 半导体功能器件。太阳能电池发电的原 理是基于光伏效应(photovoltaic effect)， 即由太阳光子与半导体相互作用而产生 电势从而输出电流对外做功。 太阳能电池按照吸光层材料来分，可以 分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池 和有机太阳能电池等。
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结构
背电极背接触层：降低CdTe与金 属电极接触势垒 CdTe接触层：p型半导体 CdS窗口层：n型半导体 TCO层：透明导电氧化层
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各结构功能
玻璃衬底
主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。
TCO层
透明导电氧化层。它主要的作用是透光和导电的作用。用于 Cd Te/Cd S 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；在后续高温沉积其他层时候的良好 的热稳定性。
➢国内四川大学的碲化镉薄膜太阳能电池工业化生产技 术研究进展顺利，将推动我国碲化镉薄膜太阳能电池的 规模生产。
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参考文献
[1]侯泽荣. 碲化镉薄膜太阳能电池相关材料的制备与表征[D].中国科学技术大学,2010 . [2]詹红. CdS/CdTe薄膜太阳能电池相关材料及性能研究[D].苏州科技学院,2014.
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各结构功能
CdS窗口层
n 型半导体，与 p 型 Cd Te 组成 p-n 结。Cd S 的吸收边大约是 521nm，可见几乎 所有的可见光都可以透过。因此 Cd S 薄膜常用于薄膜太阳能电池中的窗口层。Cd S 可以由多种方法制备，如化学水浴沉积(Chemical Bath Deposition)、近空间升华 法(Close Spaced Sublimation)和蒸发(Evaporation)等。
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THANKS
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