本申請?zhí)峁┝艘环N制備CdTe薄膜的方法及熱蒸發(fā)設(shè)備。根據(jù)本申請的一個實施例，一種制備CdTe薄膜的方法包括：準(zhǔn)備單質(zhì)Cd和Te；將所述Cd和Te平鋪于熱蒸發(fā)設(shè)備的熱蒸發(fā)源上；對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱，以產(chǎn)生Cd蒸汽和Te蒸汽；在所述熱蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)的CdS襯底上形成CdTe薄膜。本申請通過采用價格較低的單質(zhì)原料（碲和鎘）來取代原來的化合物原料，使成本降低。同時，本申請將原來CdTe原料合成工藝與CdTe薄膜制備工藝結(jié)合起來，使得整個工藝流程大大簡化。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及薄膜太陽能電池領(lǐng)域。更具體來說，本申請涉及制備CdTe薄膜的方法以及熱蒸發(fā)設(shè)備。
技術(shù)介紹
多年的研究表明CdTe多晶薄膜是一種高效、廉價、穩(wěn)定的光伏器件材料。CdTe多晶薄膜是直接帶隙材料，帶隙為4. 5eV，具有良好的光電性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，因此成為制備高效率、低成本的多晶薄膜太陽能電池的良好吸收層材料。制備CdTe多晶薄膜的技術(shù)較多，有近空間升華技術(shù)、電沉積、絲網(wǎng)印刷技術(shù)、物理氣相沉積、元素氣相沉積、噴涂熱分解技術(shù)等，其中，近空間升華技術(shù)(CSS)具有沉積速率高、設(shè)備簡單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。目前，在許多國家，CdTe薄膜太陽能電池已經(jīng)由實驗階段走向規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。據(jù) 報道，利用近空間升華技術(shù)制備的小面積CdTe電池的效率已經(jīng)達(dá)到16%，大面積組件已經(jīng)達(dá)到11%。事實上，CdTe電池的理論效率可達(dá)28-29%，還存在著較大的技術(shù)提升空間。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用如下方式來制備CdTe多晶薄膜。如圖I所示，在步驟101，首先獲得高純CdTe粉末。然后，如步驟102所示，采用近空間升華法將CdTe粉末沉積在石墨或石英玻璃上以作為源。隨后，如步驟103所示，在真空環(huán)境下，采用不同的保護氣氛，將源沉積在CdS襯底上面。最后，在步驟104中，形成CdTe多晶薄膜。然而，需要指出的是，現(xiàn)有高純CdTe粉末的合成方法多是將混合均勻的Te或Cd高純單質(zhì)密封在抽了真空的石英瓶內(nèi)，并進(jìn)而加熱實現(xiàn)合成，最后粉碎成所需要的粉末。由于加熱合成這一步驟需要非常嚴(yán)格的環(huán)境和過程控制，因此要獲得高純的CdTe粉末價格較高(每公斤在4000元以上)，而這成為了降低CdTe電池成本的很大障礙。因此，需要一種成本更為低廉、改進(jìn)的制備CdTe薄膜的方法和設(shè)備。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本申請的目的之一在于提供一種成本更為低廉、改進(jìn)的制備CdTe薄膜的方法和設(shè)備。根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種制備CdTe薄膜的方法，包括準(zhǔn)備單質(zhì)Cd和Te ;將所述Cd和Te平鋪于熱蒸發(fā)設(shè)備的熱蒸發(fā)源上；對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱，以產(chǎn)生Cd蒸汽和Te蒸汽；在所述熱蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)的CdS襯底上形成CdTe薄膜。可選地，所述方法還包括在將所述Cd和Te平鋪于熱蒸發(fā)設(shè)備的熱蒸發(fā)源上之前，將所述Cd和Te粉碎。可選地，所述方法還包括將粉碎后的Cd和Te按一定比例混合。可選地，按照CdTe的化學(xué)計量比、即Cd/Te摩爾比為I: I的方式將所述Cd和Te混合。可選地，粉碎后的Cd和Te單質(zhì)的粒徑小于100目。可選地，將所述Cd和Te均勻地平鋪于所述熱蒸發(fā)源上，平鋪面積大于將要在其上形成CdTe薄膜的CdS襯底的面積。可選地，在對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱時，使所述CdS襯底和所述熱蒸發(fā)源之間的距離保持大于3mm。可選地，在對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱時，使所述CdS襯底和所述熱蒸發(fā)源之間的距離保持大于15mm。可選地，對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱采用兩段式升溫方法，所述兩段式升溫方法包括先使所述熱蒸發(fā)源的溫度升至100-300攝氏度，保溫10-25分鐘，然后再升溫至500-900攝氏度。可選地，在蒸發(fā)源溫度大于600攝氏度時，使所述CdS襯底溫度保持為350-450攝氏度。 根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種制備CdTe薄膜的熱蒸發(fā)設(shè)備，包括熱蒸發(fā)源，在所述熱蒸發(fā)源上平鋪準(zhǔn)備好的單質(zhì)Cd和Te ;加熱裝置，對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱，以產(chǎn)生Cd蒸汽和Te蒸汽；以及CdS襯底，在所述CdS襯底上形成CdTe薄膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請至少具有如下優(yōu)點第一，在本申請中，采用價格較低的單質(zhì)原料來取代原來的化合物原料，使得成本更為低廉；第二，由于Cd和Te的飽和蒸汽壓不同，使用現(xiàn)有技術(shù)化合物粉末的方法制備出的源一般為略富碲的源，而本申請中使用單質(zhì)來制備CdTe薄膜并根據(jù)需要調(diào)整單質(zhì)的配比，從而實現(xiàn)富碲、富鎘或嚴(yán)格配比的源；第三，本申請直接使用Cd和Te單質(zhì)來形成CdTe薄膜，省略了現(xiàn)有技術(shù)中將CdTe原料沉積在石墨或石英玻璃上作為源這個步驟，并且將原來CdTe原料合成工藝與CdTe薄膜制備工藝結(jié)合起來，使得整個工藝流程大為簡化。附圖說明圖I是現(xiàn)有技術(shù)中制備多晶CdTe薄膜的方法示意 圖2是根據(jù)本申請的一個實施例、制備CdTe薄膜的方法示意 圖3是根據(jù)本申請的另一個實施例、制備CdTe薄膜的方法示意 圖4是按照圖3所示的方法制備的CdTe薄膜的XRD圖譜； 圖5是根據(jù)本申請的一個實施例所制備的CdTe薄膜與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所制備的CdTe薄膜之間的XRD對比圖。具體實施例方式下面介紹的是本專利技術(shù)的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本專利技術(shù)的基本了解，并不旨在確認(rèn)本專利技術(shù)的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。容易理解，根據(jù)本專利技術(shù)的技術(shù)方案，在不變更本專利技術(shù)的實質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其它實現(xiàn)方式。因此，以下具體實施方式以及附圖僅是對本專利技術(shù)的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本專利技術(shù)的全部或者視為對本專利技術(shù)技術(shù)方案的限定或限制。圖2是根據(jù)本申請的一個實施例、制備CdTe薄膜的方法示意圖。以下詳細(xì)說明圖2所示的制備CdTe薄膜的方法。在步驟201，準(zhǔn)備單質(zhì)Cd和Te。單質(zhì)Cd和Te優(yōu)選地為高純單質(zhì)，這樣，可以避免在形成的CdTe薄膜中摻雜其它元素，提高CdTe薄膜的質(zhì)量。在一個具體的實現(xiàn)中，金屬Cd的純度大于或等于99. 99%，單質(zhì)Te的純度大于或等于99. 99%，即為4N材質(zhì)。在步驟202，將單質(zhì)Cd和Te粉碎。可以采用球磨或其他方法將單質(zhì)Cd和Te粉碎，使得粉末粒徑小于100目。但是，步驟202并不是必需的。如果原料單質(zhì)為小于100目的粉末狀原料，則可以跳過這個步驟。在步驟203，將粉碎后的Cd和Te按一定比例混合。與步驟202相似，步驟203也是可選的步驟。在一個具體實現(xiàn)中，將粉碎好的單質(zhì)粉末按照CdTe的化學(xué)計量比(Cd/Te摩爾比為I :1)或非化學(xué)計量比、通過球磨或其他方法進(jìn)行充分的混合。由于Cd和Te的飽和蒸汽壓不同，使用現(xiàn)有技術(shù)CdTe化合物粉末一般僅能制備出略富碲的源，而在本申請中，可以調(diào)整單質(zhì)Cd和Te的配比，從而實現(xiàn)富碲、富鎘或嚴(yán)格配比的源，這樣可以滿足更多的應(yīng)用需要。·盡管上文示出了先將單質(zhì)Cd和Te粉碎，然后將粉碎好的粉末按照一定比例混合的技術(shù)方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員容易明白，也可以先配比單質(zhì)Cd和Te，然后再對其進(jìn)行粉碎。接著，在步驟204，將Cd和Te平鋪于熱蒸發(fā)設(shè)備的熱蒸發(fā)源上。可以采用專用工具刮平的方法，將Cd和Te粉末平鋪于蒸發(fā)源上。應(yīng)盡可能將混合粉末鋪勻，這樣可以保證制備的CdTe薄膜的膜厚均勻。在步驟205中，對熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱，以產(chǎn)生Cd蒸汽和Te蒸汽。在一個具體實現(xiàn)中，使將在其上形成CdTe薄膜的CdS襯底與熱蒸發(fā)源之間的距離保持為大于已報道過CSS方法中CdS襯底和熱蒸發(fā)源之間的距離。例如，使CdS襯底和熱蒸發(fā)源之間的距離保持大于3mm。更優(yōu)選地，使CdS襯底和熱蒸發(fā)源之間的距離保持大于15mm。這樣，可以保證蒸汽單質(zhì)在蒸發(fā)到CdS襯底上前，經(jīng)過與氬氣或其他保護氣體分子的多次碰撞，從而促使碲鎘單質(zhì)蒸汽充分混合均勻。在另一個具體實現(xiàn)中,在氮氣氣氛或其他保護氣氛(如氬氣、氦氣等惰性氣體)下，真空度保持在100至IOOOPa之間，采用兩段式本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種制備CdTe薄膜的方法，包括：準(zhǔn)備單質(zhì)Cd和Te；將所述Cd和Te平鋪于熱蒸發(fā)設(shè)備的熱蒸發(fā)源上；對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱，以產(chǎn)生Cd蒸汽和Te蒸汽；在所述熱蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)的CdS襯底上形成CdTe薄膜。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種制備CdTe薄膜的方法，包括 準(zhǔn)備單質(zhì)Cd和Te ； 將所述Cd和Te平鋪于熱蒸發(fā)設(shè)備的熱蒸發(fā)源上； 對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱，以產(chǎn)生Cd蒸汽和Te蒸汽； 在所述熱蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)的CdS襯底上形成CdTe薄膜。2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括在將所述Cd和Te平鋪于熱蒸發(fā)設(shè)備的熱蒸發(fā)源上之前，將所述Cd和Te粉碎。3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括將粉碎后的Cd和Te按一定比例混合。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中按照CdTe的化學(xué)計量比、即Cd/Te摩爾比為I:I的方式將所述Cd和Te混合。5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，粉碎后的Cd和Te單質(zhì)的粒徑小于100目。6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中將所述Cd和Te均勻地平鋪于所述熱蒸發(fā)源上，平鋪面積大于將要在其上形成CdTe薄膜的CdS襯底的面積。7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中在對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱時，使所述CdS襯底和所述熱蒸發(fā)源之間的距離保持大于3mm。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中在對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱時，使所述CdS襯底和所述熱蒸發(fā)源之間的距離保持大于15mm。9.如權(quán)利要求I所述的方法，其中對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱采用兩段式升溫方法。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述兩段式升溫方法包括先使所述熱蒸發(fā)源的溫度升至100-300攝氏度，保溫10-25分鐘，然后再升溫至500-900攝氏度。11.如權(quán)利要求I所述的方法，其中在蒸發(fā)源溫度大于600攝氏度時，使所述CdS襯底溫度保持為350-450攝氏度。12.如權(quán)利要求I所述的方法，其中對所述熱蒸發(fā)源進(jìn)行加熱采用三段或更多段式升溫方法。13.一種制備CdTe薄膜的熱蒸發(fā)設(shè)備，包括 熱蒸發(fā)源，在所述熱蒸...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉志強，蔣猛，
申請(專利權(quán))人：無錫尚德太陽能電力有限公司，四川尚德太陽能電力有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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