一種CdTe電池背電極和CdTe電池的製作方法
2023-05-19 10:27:02
本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種cdte電池背電極和cdte電池。
背景技術：
碲化鎘薄膜太陽能電池簡稱cdte電池，是一種以p型cdte和n型cd的異質結為基礎的薄膜太陽能電池，cdte與太陽光譜非常匹配，最適合於光電能量轉換，是一種良好的pv材料，具有很高的理論效率(28％)，一直被光伏領域看重，是技術上發展較快的一種薄膜電池。
通常的cdte電池具有如圖1所示的結構圖，採用商業化tco薄膜為襯底，在上面沉積一層多晶cds薄膜，即窗口層，cds膜層可以是zns，cd1-xznxs或其它合適的材料。cds與tco導電膜之間還可以沉積緩衝層，緩衝層材料可以是sno2，zno，氧化鋅錫，氧化鎘鋅或任何其它合適的材料。在cds薄膜的上面沉積cdte多晶薄膜，即cdte吸收層，形成光伏電池的基本結構pn結，內建電場的存在將光照下的空穴和電子載流子分開，空穴向cdte一側移動，電子向cds一側移動，在外接電路的狀態下產生電流。
由於cdte具有很高的功函數(～5.5ev)，與大多數的金屬都難以形成歐姆接觸，又由於cdte很難實現重摻雜，不能通過隧道輸運解決歐姆接觸問題，因此，要提高cdte薄膜太陽能電池的性能和實現規模化生產，降低cdte和金屬電極的接觸勢壘，引出電流，使金屬電極與cdte形成歐姆接觸，則需要有背電極緩衝層。
背電極通常是先對cdte薄膜表面進行化學刻蝕，如np溶液(硝酸，磷酸的水溶液)或bm(br2的甲醇溶液)，腐蝕表面的氧化物等雜質，形成富te層(背接觸層)，再引入適量cu元素，引入cu元素之後進行適當後處理，這樣可生成能有效提升電池性能和穩定性的cuxte物質。cuxte是低禁帶寬度材料，其導電性可幫助載流子在cdte材料與背電極界面處通過隧穿原理進行，減少了背接觸電阻，同時減 少了背面反向二極體對cdte/cdspn結的性能影響。
通常背電極中cu元素的引入可通過pvd沉積cu或比較常見的是採用背電極緩衝材料碳漿，在緩衝材料中摻雜添加cu元素，常見的摻雜形式是cuxte、cu(hg)te、cute：znte，或採用摻cu的高禁帶寬度緩衝層，znte：cu。
但是在背電極引入的過多cu，cu容易沿cdte晶界縫隙擴散到前層中，從而會降低電池的性能和穩定性；而且上述方法中，如採用pvd在背電極中沉積cu，設備成本高，很薄的膜層均勻性難以控制，且沉積的cu因粒子小而容易擴散到cdte晶界中，不能有效控制cu的擴散；摻雜形式也存在材料複雜性高，且需要控制hg與cu的比例，材料安全性較低，採購困難等問題。
因而，如何能夠得到一種既保證電池具有較好性能和穩定性，又能提高安全性的低成本背電極，已成為本領域研發人員亟待解決的問題。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明要解決的技術問題在於提供一種cdte電池背電極和cdte電池，本發明提供的cdte電池背電極，能夠有效地控制背電極中cu的擴散，不僅提升cdte電池的性能(生成的cuxte能有效提升電池性能)，還可以有效減緩cu的擴散，同時具有明顯的成本優勢。
本發明提供了一種cdte電池背電極，包括背電極緩衝材料和c/cu複合材料；
所述c/cu複合材料為納米銅粒子和包覆在其表面的碳層形成的複合材料。
優選的，所述碳層為石墨片層；
所述背電極緩衝材料為碳漿。
優選的，所述c/cu複合材料的質量佔所述背電極緩衝材料和c/cu複合材料總質量的比值為0.1％～1％。
優選的，所述納米銅粒子的質量佔所述c/cu複合材料的質量的 比值為80％～98％；
所述納米銅粒子的粒徑為20～100nm。
本發明提供了一種cdte電池，包括上述技術方案任意一項所述的背電極。
本發明還提供了一種cdte電池的製備方法，包括以下步驟：
1)將c/cu複合材料和背電極緩衝材料混合，再放置後得到混合漿料；
將複合有cdte薄膜的電池半成品的cdte表面進行處理後，得到表面具有富te層的電池半成品；
2)將所述混合漿料複合在所述電池半成品的富te層上，得到表面複合有混合漿料層的電池半成品；
3)對上述步驟得到的表面複合有混合漿料層的電池半成品進行後處理後，得到cdte電池。
優選的，所述步驟1)具體為：
將c/cu複合材料、背電極緩衝材料與漿料稀釋劑進行混合，再放置後得到混合漿料；
將複合有cdte薄膜的電池半成品的cdte表面進行處理後，得到表面具有富te層的電池半成品。
優選的，所述混合漿料的粘度為70～250dps；所述放置的時間為大於等於24小時。
優選的，所述複合為塗覆或絲網印刷；所述混合漿料層的厚度為4～10μm；
所述後處理包括退火處理步驟和金屬沉積步驟。
優選的，所述退火處理的溫度為150～250℃；所述退火處理的時間為15～40min；
所述金屬沉積步驟後還包括再次退火處理。
本發明提供了一種cdte電池背電極，包括背電極緩衝材料和c/cu複合材料；所述c/cu複合材料為納米銅粒子和包覆在其表面的碳層形成的複合材料。與現有技術相比，本發明在背電極緩衝材料中 加入c/cu(碳包覆銅)複合材料來取代cu，碳包覆銅是一種由多層碳包裹納米cu粒子的材料，碳包覆的結構能有效防止被包裹的納米cu粒子受環境影響，給cu粒子提供了一個相對穩定的環境，而且在背電極緩衝材料中摻雜c/cu複合材料，因包覆的是碳層，與使用的主體物質漿料成分相似，能較好的相溶，而包覆在其中的cu粒子不僅可與富te層生成cuxte提供cu物質，提升電池性能(生成的cuxte能有效提升電池性能)，而且因碳層包覆，適量的cu在cdte界面處形成了導電性好的過渡層，而碳層包覆能夠有效的控制cu的擴散，從而彌補由於cu的前擴散，而造成的cu含量的減少，進而維持長久的性能良好的過渡層，實現電池長久的、好的電性能(穩定性)。實驗結果表明，本發明提供的含有摻雜c/cu複合材料的背電極的cdte電池在短期性能上優於摻雜cute漿料的傳統cdte電池，而且碳包覆銅複合材料的cu釋放不是一次性的，漿料具有儲存cu的功能，會使電池具有更好的長期穩定性，而且製備成本更低。
附圖說明
圖1為通常的cdte電池結構圖；
圖2為本發明製備的c/cu複合材料的透射電鏡圖；
圖3為稱量的cu重量與原子吸收測定所配置溶液的測定值的擬合曲線圖；
圖4為本發明製備的cdte電池老化後的性能測試曲線。
具體實施方式
為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明的優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點而不是對本發明專利要求的限制。
本發明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領域技術人員熟知的常規方法製備的即可。
本發明所有原料，對其純度沒有特別限制，本發明優選採用分析純。
本發明提供了一種cdte電池背電極，包括背電極緩衝材料和 c/cu複合材料；
所述c/cu複合材料為納米銅粒子和包覆在其表面的碳層形成的複合材料。
本發明對所述cdte電池背電極的定義沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的cdte薄膜太陽能電池的背電極即可，本領域技術人員能夠理解本發明所述cdte薄膜太陽能電池的背電極，包括背接觸層(過渡層)、背緩衝層和金屬接觸層中的一種或多種。
本發明所述背電極包括背電極緩衝材料和c/cu複合材料。本發明對所述背電極緩衝材料沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的用於背電極或用於背緩衝層的背電極緩衝材料即可，本發明優選為碳漿。本發明所述c/cu複合材料，優選為碳包覆銅複合材料，更優選為納米銅粒子和包覆在其表面的碳層形成的複合材料。本發明對所述碳包覆銅複合材料的具體結構沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的碳包覆銅複合材料的具體結構即可，本發明所述碳包覆銅複合材料的具體結構優選為數層石墨片層包覆納米銅粒子。
本發明對所述c/cu複合材料的加入比例沒有特別限制，本領域技術人員可以根據實際生產情況、複合情況以及產品性能進行選擇，本發明所述c/cu複合材料的質量佔所述背電極緩衝材料和c/cu複合材料總質量的比值優選為0.1％～1％，更優選為0.3％～0.8％，更優選為0.4％～0.7％，最優選為0.5％～0.6％；本發明對所述c/cu複合材料的具體組成沒有特別限制，本領域技術人員可以根據實際生產情況、複合情況以及產品性能進行選擇，本發明所述納米銅粒子的質量佔所述c/cu複合材料的質量的比值優選為80％～98％，更優選為83％～95％，更優選為86％～92％，最優選為88％～90％；本發明對所述納米銅粒子沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的納米銅粒子即可，本發明所述納米銅粒子的粒徑優選為20～100nm，更優選為30～90nm，更優選為40～80nm，最優選為50～70nm；本發明對所述c/cu複合材料的其他性質沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的c/cu複合材料的性質即可。
本發明提出了一種在碳漿料中引入cu的新型材料，c/cu複合材料，摻雜碳包覆銅的碳漿料製作成的電池與摻雜cu(hg)te碳漿料製備出的電池比較，其效率和穩定性基本無差，但c/cu複合材料價格低，安全性較cu(hg)te高；而且碳包覆銅結構具有抗氧化性能，是提供純cu元素的良好cu源，提高了cu源和背電極漿料在不同環境條件下的化學穩定性。碳包覆銅顆粒基本屬於軟團聚，因而比cu粉易於分散，可以在碳漿中更好地混合均勻，提高電池的性能。此外，cu在碳包覆銅中的含量和碳包覆銅的顆粒大小可根據漿料背電極工藝和後退火處理工藝的不同而進行改變。
本發明提供了一種cdte電池，包括上述技術方案任意一項所述的背電極。本發明對所述cdte電池沒有其他特別限制，以本領域技術人員熟知的cdte薄膜太陽能電池即可，本發明優選為包括玻璃襯底、tco層、cds層、cdte層以及背電極層等的cdte薄膜太陽能電池。
本發明還提供了一種cdte電池的製備方法，包括以下步驟：
1)將c/cu複合材料和背電極緩衝材料混合，再放置後得到混合漿料；
將複合有cdte薄膜的電池半成品的cdte表面進行處理後，得到表面具有富te層的電池半成品；
2)將所述混合漿料複合在所述電池半成品的富te層上，得到表面複合有混合漿料層的電池半成品；
3)再對所述混合漿料層進行後處理後，得到cdte電池。
本發明對所述cdte電池製備過程中原料的選擇和比例等優選原則，如無特別註明，與前述cdte電池及cdte電池背電極中的均一一對應，在此不再一一贅述。
本發明首先將c/cu複合材料和背電極緩衝材料混合，再放置後得到混合漿料；將複合有cdte薄膜的電池半成品的cdte表面進行處理後，得到表面具有富te層的電池半成品。
本發明對所述c/cu複合材料的製備方法沒有特別限制，以本領 域技術人員熟知的碳包覆銅複合材料的製備方法即可，如電弧放電法、化學氣相沉積法、熱解法或液相浸漬炭化法等等。本發明為防止c/cu納米複合材料固有的團聚現象，優選在使用前進行研磨和過濾。本發明對所述混合沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的混合方式即可，本發明優選為攪拌均勻混合。本發明對所述放置的時間沒有特別限制，本領域技術人員可以根據實際生產情況、混合情況以及產品性能進行選擇，本發明為給予充足時間進行老化，所述放置的時間優選為大於等於24小時，更優選為30～96小時，最優選為36～72小時。本發明對所述混合漿料的粘度沒有特別限制，本領域技術人員可以根據實際生產情況、混合情況以及產品性能進行選擇，本發明為使混合漿料調節至需要的粘稠度，優選將c/cu複合材料、背電極緩衝材料與漿料稀釋劑進行混合，再放置後得到混合漿料；本發明對漿料稀釋劑的具體選擇沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的漿料稀釋劑即可，本發明優選為慢幹水，更優選為德國ss788慢幹水。本發明所述混合漿料的粘度優選為70～250dps，更優選為100～220dps，更優選為130～190dps，最優選為150～170dps。
本發明對所述cdte薄膜的電池半成品沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的cdte薄膜電池製備工藝中的半成品即可，本領域製備cdte薄膜電池通常以tco薄膜為襯底，在襯底玻璃上進行薄膜複合，然後在tco薄膜上依次沉積cds薄膜、cdte多晶薄膜或外加其他薄膜等進行一層一層的複合，本發明所述電池半成品優選為複合cdte多晶薄膜後的電池半成品，即電池半成品的一面複合有cdte多晶薄膜。本發明對所述處理沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的處理方式即可，本領域技術人員可以根據實際生產情況、複合情況以及產品性能進行選擇，本發明優選採用溶液處理，如np溶液(硝酸，磷酸的水溶液)或bm(br2的甲醇溶液)，腐蝕表面的氧化物等雜質，形成一層薄薄的富te層。
本發明將上述步驟得到的混合漿料複合在上述步驟得到的表面具有富te層的電池半成品的富te層上，得到表面複合有混合漿料層 的電池半成品。本發明對所述複合沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的複合方式即可，本領域技術人員可以根據實際生產情況、複合情況以及產品性能進行選擇，本發明所述複合可以為塗覆、塗布或印刷等，本發明更優選為絲網印刷。本發明對所述混合漿料層的厚度沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的塗層厚度即可，本發明所述混合漿料層的厚度優選為4～10μm，更優選為5～9μm，最優選為6～8μm。
本發明最後對上述步驟得到的表面複合有混合漿料層的電池半成品進行後處理後，得到cdte電池。
本發明所述後處理的方式沒有特別限制，本領域技術人員可以根據實際生產情況、工藝要求以及產品要求進行選擇，本發明所述後處理優選包括退火處理步驟和金屬沉積步驟，本發明中可以對表面複合有混合漿料層的電池半成品進行後處理，也可以僅對表面複合的混合漿料層進行後處理。本發明對所述退火處理的具體步驟沒有特別限制，本領域技術人員可以根據實際生產情況、工藝要求以及產品要求進行選擇，本發明所述退火處理的溫度優選為150～250℃，更優選為170～230℃，最優選為190～210℃；所述退火處理的時間優選為15～40min，更優選為20～35min，最優選為25～30min。本發明對所述金屬沉積的具體步驟沒有特別限制，本領域技術人員可以根據實際生產情況、工藝要求以及產品要求進行選擇，本發明所述金屬沉積的金屬層可是1層或多層，通常可使用al等適合產業化的材料，通過磁控濺射工藝進行沉積，為了增加al膜與漿料的附著力及al的環境穩定性，可在al膜的前後增加cr或ni等穩定性金屬層，總厚度為0.2～0.8μm，可以根據電池的串聯電阻進行優化。
本發明為提高cdte電池的性能，優選金屬沉積步驟後，再進行一次退火處理；本發明對所述退火處理的具體步驟沒有特別限制，本領域技術人員可以根據實際生產情況、工藝要求以及產品要求進行選擇。
本發明經過上述步驟製備得到了cdte電池，本發明在背電極緩衝材料中加入c/cu(碳包覆銅)複合材料來取代cu，碳包覆銅是一 種由多層碳包裹納米cu粒子的材料，碳包覆的結構能有效防止被包裹的納米cu粒子受環境影響，給cu粒子提供了一個相對穩定的環境，而且在背電極緩衝材料中摻雜c/cu複合材料，因包覆的是碳層，與使用的主體物質漿料成分相似，能較好的相溶，而包覆在其中的cu粒子不僅可與富te層生成cuxte提供cu物質，提升電池性能(生成的cuxte能有效提升電池性能)，而且因碳層包覆，因cu濃度差而引起的前擴散能會比純cu明顯降低，從而有效控制cu的擴散，實現電池長久的、好的電性能(穩定性)。
對本發明提供的cdte薄膜太陽能電池進行性能測試，實驗結果表明，本發明提供的含有摻雜c/cu複合材料的背電極的cdte電池在短期性能上優於摻雜cute漿料的傳統cdte電池，而且碳包覆銅複合材料的cu釋放不是一次性的，漿料具有儲存cu的功能，會使電池具有更好的長期穩定性，而且製備成本更低。
為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的一種cdte電池背電極、cdte電池及其製備方法進行說明，本發明的保護範圍不受以下實施例的限制。
實施例1
首先進行c/cu原材料準備，由於c/cu納米材料有團聚現象，在使用前要進行研磨和過濾，以使其在漿料中分散更快和更均勻。將c/cu納米材料(尊業納米材料有限公司)在瑪瑙研缽中研磨至無團聚狀顆粒，將研磨後的c/cu經過400目篩網過濾。
對上述步驟得到的c/cu納米複合材料進行tem測試，參見圖2，圖2為本發明製備的c/cu複合材料的透射電鏡圖。由圖2可知，c/cu複合材料的顆粒大小在100nm左右，圖中右下角的可以看到較多的黑色物質團聚在一起，邊緣部分顏色較淺。圖中間的顆粒粒徑在50nm左右，且可以明顯看到粒徑中顏色較深的部分分布於整個顆粒當中，沒有固定成形。中間顏色較深的部分為cu，邊緣顏色較淺的部分為包覆的石墨層。
對上述步驟製備的c/cu納米複合材料中的cu釋放進行檢測：
實驗原理：
1、首先標定溶液中cu離子含量的測量工作曲線。
2、利用hno3處理c/cu複合材料樣品，溶解c/cu樣品中的cu，繪製出cu離子含量隨時間的變化曲線圖，當cu離子含量趨於穩定時，認為基本溶解完成。
3、利用cu最終反應後的量，與製備c/cu複合材料初始投入的cu和c的比例進行比較；
4、對hno3溶解c/cu複合材料後過濾出的不能溶解的c進行烘乾處理，並進行稱重，與溶解後測量的cu含量進行對比。
實驗：
(1)稱取0.060g的cu粉，加入9ml的體積分數為50％的硝酸溶液進行反應；
(2)cu粉完全反應後，將反應液定容到1l的溶量瓶中，取定容後的液體經過稀釋後(稀釋200倍)，用原子吸收法進行cu含量的測定；
(3)依次稱取約0.2、0.4、0.6、0.8g的銅粉(精確到小數點後三位)，重複1～2步。
參見圖3，圖3為稱量的cu重量與原子吸收測定所配置溶液的測定值的擬合曲線圖，使用該擬合曲線對溶解c/cu複合材料後的溶液進行cu含量測定。
(4)稱取約0.4g的2種c/cu複合材料樣品，重複步驟1，反應時間定為30min和60min，反應完畢後過濾定溶，附著不溶物的濾紙烘乾稱重。參見表1，表1為本發明製備的c/cu複合材料中cu含量。
表1本發明製備的c/cu複合材料中cu含量
以c/cu複合材料(1)為例，將溶解液中的cu含量的原子吸收測定結果帶回工作曲線，計算可得溶解的cu的量為0.343g，c/cu複合材料中cu的百分含量為0.343/0.394＝0.871。
對不溶物(主要是碳)含量進行測定，結果列於表2中。過濾前稱量濾紙的重量，將未溶解的固體從溶液中過濾到濾紙上，於70℃烘烤至重量穩定時，稱量過濾後的重量，相減得到固體重量，此時其主要成分為碳，從而可以計算出未溶固體的含量。
表2不溶物測量匯總
以c/cu複合材料(1)計算舉例：通過稱重法測得不溶物的質量百分數為0.058/0.394＝0.147，與銅含量的測定結果0.871相印證是比較吻合的，從而說明溶液中測量cu含量的方法基本可行，濾紙稱重只是對cu測定方法的檢驗手段，其較易受是否烘乾，多次拿取造成重量損失的影響，測量誤差較大。
表1中c/cu複合材料(2)隨著溶解時間的增長，被腐蝕的cu的量有少量增加，說明有碳包覆cu物質存在於固體中。溶解cu的含量約68％，而c/cu複合材料製備過程的配比cu含量約93％，說明仍然有cu被石墨層包裹沒有被硝酸溶解，進而說明c/cu複合材料有緩慢釋放cu的功能，所以以上測試表明，使用c/cu複合材料對維持電池的長期穩定性有益。
然後稱取800g導電碳油墨(深圳市千代電子材料有限公司)，用不鏽鋼實驗室藥勺進行漿料(油墨)攪拌，順時針和逆時針交叉攪拌，不時進行刮壁攪拌，直至觀察到整體漿料粘度均勻，無任何塊狀漿料存在，攪拌時間需要≥15min，得到背電極緩衝材料。在此基礎上，將稱取的4g的c/cu導入漿料中進行攪拌，注意避免攪拌死角和c/cu 粘附在藥勺上，直至攪拌觀察到c/cu複合材料完全沒入到漿料中，漿料無顏色差異為止，攪拌時間約15min，此時粘度測量為200dps。
接下來進行粘度調整，在漿料中添加德國慢幹水ss788(漿料稀釋劑)，稀釋劑可一次添加，但以逐漸加入為好。如每次添加4g稀釋劑，攪拌5min，直至添加到40g為止，共需添加10次。將已完成的漿料進行刮壁，蓋上蓋子靜置，靜置時間大於12小時。再次攪拌，淨攪拌時間≥60min，攪拌完畢後靜置大於12小時。再次重複攪拌流程後，得到混合漿料，使用前也需再次進行攪拌，攪拌時間≥10min，漿料粘度≤150dps。
以tco薄膜為襯底，利用rf磁控濺射工藝，在10mtorr真空，o2/ar約2％的氣氛中，200w功率，在上面沉積一層多晶cds薄膜，約100nm。將樣品轉移到近距離升華設備中，採用源溫660攝氏度，襯底溫度560攝氏度，真空8torr，o2/n2含量約1.5％的氣氛中，沉積5～6μm的多晶cdte到cds膜層上，得到複合有cdte薄膜的電池半成品。
再對cdte表面進行np溶液處理。np溶液由65％的hno3，85％的h3po4和水以1:70:29的體積比混合得到，將樣品浸泡在np溶液中30秒，取出用去離子水清洗乾淨，n2槍吹乾，得到表面具有富te層的電池半成品；
使用300目的絲網網版，將上述混合漿料印刷到所述電池半成品的富te層上，得到表面複合有混合漿料層的電池半成品，測得漿料厚度約5～6μm。將塗覆好漿料的電池半成品放入石英管狀退火爐中，在215℃下退火35min，得到退火處理的電池半成品；
再對上述半成品的混合漿料層進行金屬背電極的沉積，利用40khz中頻電源，磁控濺射cr金屬，沉積條件在純ar氣氛中，0.75pa氣壓下，～470v電壓，0.6a電流，～64％的佔空比，沉積約0.05μm的金屬cr，在相同的設備中，純ar氣氛下，0.75pa氣壓，～470v電壓，1a電流，～64％的佔空比，沉積約0.4μm的沉積al膜，接下來安裝cr金屬的沉積工藝再次沉積0.05μm的cr金屬膜層在al膜上，得到 cdte電池。
保留～1cm2面積的cdte電池，使用刀片將周圍的電池膜層刮掉，暴露出tco前電極，進行焊in與tco接觸，在金屬背電極和in前接觸之間進行i-v測試。
上述步驟製備的0.5％的c/cu濃度的漿料作為背電極應用後，其中電池取得830mv開路電壓，21.1ma/cm2的短路電流，填充因子69.2，光電轉換效率12.1％的電池特性參數，同時與摻雜cute漿料的cdte電池性能進行了對比，當漿料摻雜2.5％的cute濃度時，cdte電池取得最佳的效率，此時電池參數為818mv開路電壓，21.1ma/cm2的短路電流，填充因子68.3，11.8％的轉換效率。對比數據參見表3，表3為本發明製備的cdte電池與傳統工藝製備的cdte電池的數據對比。
表3本發明製備的cdte電池與傳統工藝製備的cdte電池的數據對比
由表3可知，摻雜c/cu的漿料改善了cdte電池的voc，說明c/cu中的cu在cdte的表面形成了導電性高的cuxte化合物，降低了cdte的背電極勢壘，同時有利於載流子的傳輸，增大了ff，改善了電池的效率，一般摻雜c/cu的漿料電池比摻cute漿料的電池平均效率提高0.3％～1.2％。最終數據表明，摻雜c/cu漿料短期性能上優於摻雜cute漿料的傳統cdte電池。
再結合前述的碳包覆銅複合材料的性能測試，得出c/cu的cu釋放不是一次性的，漿料具有儲存cu的功能，會使電池具有更好的長期穩定性，而且製備成本更低。
對使用c/cu漿料的電池進行了戶外老化測試，參見圖4，圖4為本發明製備的cdte電池老化後的性能測試曲線。圖4中部分電池進行了封裝後放到室外老化架上，部分電池室內存放約25天後(圖中虛線)到室外進行老化，定期對這些電池進行測試，可見不論是那組電 池，都有一個降低後逐漸恢復的趨勢，這個與傳統的cdte電池的持續衰退的趨勢不同，表面本發明採用c/cu複合材料有助於cdte電池的長期穩定性。
實施例2
生產過程中在漿料配置和老化時間不充分時，可通過電池完成後的退火來提高電池效率。
如實例1的漿料配置，準備粘度適當的0.5％的c/cu含量的漿料，攪拌和靜置時間縮短為實例1的一半。
以tco薄膜為襯底，利用rf磁控濺射工藝，在10mtorr真空，o2/ar約2％的氣氛中，200w功率，在上面沉積一層多晶cds薄膜，約100nm。將樣品轉移到近距離升華設備中，採用源溫660攝氏度，襯底溫度560攝氏度，真空8torr，o2/n2含量約1.5％的氣氛中，沉積5～6μm的多晶cdte到cds膜層上，得到複合有cdte薄膜的電池半成品。
再對cdte表面進行np溶液處理。np溶液由65％的hno3，85％的h3po4和水以1:70:29的體積比混合得到，將樣品浸泡在np溶液中30秒，取出用去離子水清洗乾淨，n2槍吹乾，得到表面具有富te層的電池半成品；
使用300目的絲網網版，將上述混合漿料印刷到所述電池半成品的富te層上，得到表面複合有混合漿料層的電池半成品，測得漿料厚度約5～6μm。將塗覆好漿料的電池半成品放入石英管狀退火爐中，在215℃下退火35min，得到退火處理的電池半成品；
再對上述半成品的混合漿料層進行金屬背電極的沉積，利用40khz中頻電源，磁控濺射cr金屬，沉積條件在純ar氣氛中，0.75pa氣壓下，～470v電壓，0.6a電流，～64％的佔空比，沉積約0.05μm的金屬cr，在相同的設備中，純ar氣氛下，0.75pa氣壓，～470v電壓，1a電流，～64％的佔空比，沉積約0.4μm的沉積al膜，接下來安裝cr金屬的沉積工藝再次沉積0.05μm的cr金屬膜層在al膜上，得到cdte電池。
保留～1cm2面積的cdte電池，使用刀片將周圍的電池膜層刮掉，暴露出tco前電極，進行焊in與tco接觸，在金屬背電極和in前接觸之間進行i-v第一次測試。
對整個電池進行大氣下200℃時退火30min，待電池恢復室溫後，再次進行i-v第二次測試。
由於本次漿料老化時間較短，漿料在電池上應用後表現欠佳，voc僅為684mv，jsc為19.5ma/cm2，填充因子32.98，光電轉換效率4.41％，這與cu的釋放不足有關。對電池進行二次退火後，電池的各項參數得到大幅度提高，結果可見下表4，且退火後的結果與基準電池結果相近。
表4本發明製備的cdte電池與二次退火
實施例3
生產過程中在漿料配置時間較短時，可通過適當增加c/cu在漿料中的含量來提高電池效率。
如實例2的漿料配置步驟，配置0.5％和0.7％的c/cu兩種濃度的漿料。
以tco薄膜為襯底，利用rf磁控濺射工藝，在10mtorr真空，o2/ar約2％的氣氛中，200w功率，在上面沉積一層多晶cds薄膜，約100nm。將樣品轉移到近距離升華設備中，採用源溫660攝氏度，襯底溫度560攝氏度，真空8torr，o2/n2含量約1.5％的氣氛中，沉積5～6μm的多晶cdte到cds膜層上，得到複合有cdte薄膜的電池半成品。
再對cdte表面進行np溶液處理。np溶液由65％的hno3，85％ 的h3po4和水以1:70:29的體積比混合得到，將樣品浸泡在np溶液中30秒，取出用去離子水清洗乾淨，n2槍吹乾，得到表面具有富te層的電池半成品；
使用300目的絲網網版，將上述2種混合漿料印刷到所述電池半成品的富te層上，得到表面複合有混合漿料層的電池半成品，測得漿料厚度約5～6μm。將塗覆好漿料的電池半成品放入石英管狀退火爐中，在215℃下退火35min，得到退火處理的電池半成品；
再對上述半成品的混合漿料層進行金屬背電極的沉積，利用40khz中頻電源，磁控濺射cr金屬，沉積條件在純ar氣氛中，0.75pa氣壓下，～470v電壓，0.6a電流，～64％的佔空比，沉積約0.05μm的金屬cr，在相同的設備中，純ar氣氛下，0.75pa氣壓，～470v電壓，1a電流，～64％的佔空比，沉積約0.4μm的沉積al膜，接下來安裝cr金屬的沉積工藝再次沉積0.05μm的cr金屬膜層在al膜上，得到cdte電池。
保留～1cm2面積的cdte電池，使用刀片將周圍的電池膜層刮掉，暴露出tco前電極，進行焊in與tco接觸，在金屬背電極和in前接觸之間進行i-v測試。
兩種漿料的電池結果見表5，0.5％的c/cu濃度的結果也列於實例2中，0.7％的c/cu濃度的漿料配置時間與0.5％濃度的相同，但在第一次使用時效率則與基準電池效率達到一致。
表5本發明製備的cdte電池與c/cu濃度
以上對本發明提供的一種cdte電池背電極、cdte電池及其製備方法進行了詳細的介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實 施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。