一種具有石墨烯導電膜與二氧化錫過渡層的碲化鎘薄膜太陽電池的製作方法
2023-05-16 03:15:21
一種具有石墨烯導電膜與二氧化錫過渡層的碲化鎘薄膜太陽電池的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有石墨烯導電膜與二氧化錫過渡層的碲化鎘薄膜太陽電池，其特徵在於，所述太陽電池結構從上至下依次為：金屬正面電極、本徵石墨烯薄膜、透明高電阻本徵二氧化錫過渡層、n型硫化鎘薄膜、p型碲化鎘薄膜、重摻雜p型石墨烯襯底、金屬背面電極。本實用新型的優點是?透明高電阻本徵二氧化錫過渡層在硫化鎘薄膜較薄的條件下能有效彌補該層針狀微孔形成的微小漏電通道，增加光電流和旁路電阻，有效保護p-n結，使太陽電池對太陽光短波部分的響應有所增加並且本徵石墨烯薄膜具有高導電性，高透光率以及良好的光照熱穩定性，使得製備的太陽電池性能穩定，光電轉換效率高。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種具有石墨烯導電膜與二氧化錫過渡層的碲化鎘薄膜太陽電 池結構。 一種具有石墨烯導電膜與二氧化錫過渡層的碲化鎘薄膜太 陽電池
【背景技術】
[0002] 目前高效率的碲化鎘（CdTe)薄膜太陽電池一般製備在玻璃襯底上，首先沉積一層 二氧化錫（Sn02)薄膜作為透明導電薄膜，再沉積一層η型硫化鎘（CdS)薄膜作為窗口層， 然後沉積P型碲化鎘（CdTe)薄膜，最後製備金屬接觸層，形成完整的CdTe薄膜太陽電池。 該結構雖然得到了廣泛地應用，但也有缺點與不足。首先，當太陽光通過CdS窗口層時，由 於CdS光能隙為2. 42eV，對于波長小於500nm的光有阻擋作用，短波部分會被大量吸收， 因而要提高短波響應就必須減薄CdS層的厚度。但是減薄的CdS層會出現針狀微孔，造成 CdTe通過CdS微孔直接與透明導電膜接觸，使得p-n結局部遭到破壞，嚴重影響電池的短路 電流和填充因子。其次，目前應用於CdTe薄膜太陽池的透明導電膜主要為摻雜Sn0 2薄膜， 例如：摻氟二氧化錫（FT0)、摻銦二氧化錫（ΙΤ0)等。雖然摻雜511〇2薄膜廣泛應用於太陽能 電池領域，，但也有一些缺點，如ΙΤ0裡的金屬離子容易自發擴散，，FT0對紅外光譜有較 強的吸收性以及較差的熱穩定性。另外，FT0在作為太陽能電池對電極的時候，需在其表面 鍍一層鉬，來增強其導電性，這大大增加了製備成本.。上述缺點制約了傳統結構CdTe太陽 電池的發展，人們急需一種更好的CdTe太陽電池結構以推動太陽電池的發展。
【發明內容】
[0003] 為了消除上述不足或缺陷，進一步改進CdTe薄膜太陽電池的結構。本實用新型提 供了一種具有石墨烯導電膜與二氧化錫過渡層的碲化鎘薄膜太陽電池結構。該太陽電池的 結構從上至下依次為：金屬正面電極、本徵石墨烯薄膜、透明高電阻本徵二氧化錫（Sn0 2)過 渡層、η型硫化鎘（CdS)薄膜、p型碲化鎘（CdTe)薄膜、重摻雜p型石墨烯襯底、金屬背面電 極。本實用新型的優點是：透明高電阻本徵Sn0 2過渡層在CdS層較薄的條件下能有效彌補 該層針狀微孔形成的微小漏電通道，增加光電流和旁路電阻，保護P-n結，使太陽電池對太 陽光短波部分的響應有所增加並且本徵石墨烯薄膜具有高導電性，高透光率以及良好的光 照熱穩定性，使得製備的太陽電池性能穩定，光電轉換效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0004] 附圖1是本實用新型的層結構示意圖。
[0005] 附圖標號說明：
[0006] 1-是金屬正面電極：
[0007] 2-是本徵石墨烯薄膜：
[0008] 3-是透明高電阻本徵二氧化錫（Sn02)過渡層：
[0009] 4-是η型硫化鎘（CdS)薄膜：
[0010] 5-是p型碲化鎘（CdTe)薄膜：
[0011] 6一是重慘雜p型石墨稀襯底：
[0012] 7-是金屬背面電極。
【具體實施方式】
[0013] 本實用新型按附圖1所示結構，它包括從上至下依次分布的金屬正面電極1、本徵 石墨烯薄膜2、透明高電阻本徵二氧化錫（Sn0 2)過渡層3、η型硫化鎘（CdS)薄膜4、p型碲 化鎘（CdTe)薄膜5、重摻雜p型石墨烯襯底6、金屬背面電極7。本實施實例中，沉積p型 CdTe薄膜採用近空間升華法或電化學沉積法，厚度均為50- 100nm。η型CdS薄膜採用物 理氣相沉積，金屬有機物一氣相沉積，封閉空間升華一凝華法，電化學沉積法中的一種來制 備，厚度均為50- 100nm。透明高電阻本徵Sn02過渡層採用超聲噴霧熱解法來製備，厚度在 100nm左右。本徵石墨烯薄膜採用化學氣相沉積或等離子體增強氣相沉積法來製備，厚度在 15nm左右。正面和背面的金屬電極選取金屬銀（Ag)作為材料，採用蒸發法製備，其中正面 金屬電極所佔的面積要儘可能小。
【權利要求】
1. 一種具有石墨烯導電膜與二氧化錫過渡層的碲化鎘薄膜太陽電池，其特徵在於，所 述太陽電池結構從上至下依次為：金屬正面電極、本徵石墨烯薄膜、透明高電阻本徵二氧化 錫過渡層、η型硫化鎘薄膜、P型碲化鎘薄膜、重摻雜P型石墨烯襯底、金屬背面電極。
【文檔編號】H01L31/0224GK203883019SQ201420248544
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】羅雲榮, 李春龍, 伍德亮, 陳冬妮 申請人:湖南師範大學