本發明專利技術公開了一種機械疊層碲化鎘/多晶硅太陽能電池，包括：頂部可吸收偏向短波高能太陽光的碲化鎘太陽能電池和底部可吸收偏向長波低能太陽光的多晶硅太陽能電池。頂部碲化鎘太陽能電池的透明導電層由p型碳納米管涂層和p型透明導電膜組成，有效改善了透明導電層在碲化鎘吸收層上的附著性。疊合時采用頂部碲化鎘太陽能電池的背電極和底部多晶硅太陽能電池的表面電極完全重合，可使多晶硅太陽能電池的受光面可充分吸收從頂部電池透過的光子。這種機械疊層碲化鎘/多晶硅太陽能電池結構不僅擴展了對太陽光譜的吸收范圍，而且簡化了制備工藝，降低了電池成本。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及太陽能電池，具體是指一種機械疊層碲化鎘/多晶硅太陽能電池結構。
技術介紹
CdTe是能隙為1. 45eV的直接禁帶半導體材料，很接近太陽電池需要的最優化能隙，吸收系數約為IO5CnT1,就太陽輻射光譜中能量高于CdTe能隙的范圍而言，I微米厚的CdTe可以有效吸收其99%。目前國際上CdTe太陽電池的光電轉換效率已達17. 3%。多晶硅太陽能電池以其轉換效率較高(19. 8% )、性能穩定和成本適中而得到越來越廣泛的應用。多晶硅太陽能電池對原料的純度要求低，原料的來源渠道也較為廣闊，可由鑄錠而成，適合大規模商業化生產，多線切割工藝可為電池生產提供不同規格的硅片，以適應不同用途，并使生產成本大大降低。 多晶硅太陽能電池多半是含有大量單晶顆粒的集合體，或用廢次單晶硅料和冶金級硅材料融化澆鑄而成。其過程是選擇電阻率為100 300 Ω ·αιι的多晶塊料或單晶硅頭尾料，經破碎，用V(氫氟酸)V(硝酸)=1 5混合液進行適當的腐蝕，然后用去離子水沖洗呈中性，烘干。用石英坩堝裝好多晶硅料，加入適量硼硅，放入澆鑄爐，在真空狀態中加熱熔化。熔化后保溫20min，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。這種硅錠鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽能電池片，提高材料利用率和方便組裝。多晶硅太陽能電池的制作工藝與單晶硅太陽能電池差不多，雖然光電轉化效率稍低于單晶硅太陽能電池，但是材料制造簡單，節約電耗，總的生產成本較低，因此得到了快速發展。目前多晶硅太陽能電池的產量已超越單晶硅太陽能電池，占據市場的主導地位。為了最大程度地有效利用更寬廣波長范圍內的太陽光能量，提高太陽電池的轉換效率，往往把太陽光譜分成連續的若干部分，用能量寬度與這些部分有最好匹配的材料做成電池，并按能隙從大到小的順序從外向里疊合起來，讓波長最短的光被最外邊的寬帶隙材料電池利用，波長較長的光能夠透射進去讓較窄能隙材料電池利用，這樣就有可能最大限度地將太陽光能轉換成電能，具有這種結構的太陽能電池稱為疊層電池。目前如何尋求新材料、新結構來改善太陽能電池的光伏性能參數是困擾光伏工作者的最大難題之一。在對傳統太陽電池研究的基礎上，疊層太陽電池的研究備受光伏界的關注。
技術實現思路
本專利技術的目的就是要提出一種具有疊層結構的，制作簡單、低成本的碲化鎘/多晶硅疊層太陽能電池。本專利技術的碲化鎘/多晶硅疊層太陽能電池，包括一位于頂部的吸收偏向短波的高能太陽光的碲化鎘太陽能電池，以及一位于底部的吸收偏向長波的低能太陽光的多晶硅太陽能電池。所述的碲化鎘太陽能電池，包括玻璃襯底，在玻璃襯底上依次沉積有透明導電氧化物前電極層、η型CdS窗口層、P型碲化鎘吸收層、透明導電層、背電極。所述的多晶硅太陽能電池由在多晶硅薄片上通過擴散形成的多晶硅半導體η型層和P型層，該η型層和P型層構成ρη結，在ρη結的表面和背面通過印刷形成的表面電極和背面電極組成。所述的碲化鎘太陽能電池的背電極和多晶硅太陽能電池的表面電極的形狀和大小完全一致。本專利技術結構的優點在于不僅擴展了對太陽光譜的吸收范圍，而且簡化了制備工藝，降低了電池成本。 附圖說明圖1為本專利技術的碲化鎘/多晶硅疊層太陽能電池的結構示意圖。圖2為本專利技術的制備頂部碲化鎘太陽能電池背電極及多晶硅太陽能電池的表面電極用的掩模板結構示意圖。具體實施例方式下面給出本專利技術的較佳實施例，并結合附圖做詳細說明。見圖1，該碲化鎘/多晶硅疊層太陽能電池，包括頂部可吸收偏向短波的高能太陽光的碲化鎘太陽能電池和底部可吸收偏向長波的低能太陽光的多晶硅太陽能電池。其中頂部碲化鎘太陽能電池，包括玻璃襯底1，在玻璃襯底I上依次沉積的透明導電氧化物前電極層2、η型CdS窗口層3、ρ型締化鎘吸收層4、透明導電層5、背電極6。其制備過程如下首先，在玻璃襯底I上熱蒸發厚度為200 800納米的透明導電氧化物前電極層2，材料為ΙΤ0、SnO2: F、ZnO: Al中的任一種。在前電極層2上磁控濺射厚度為50 100納米的η型CdS窗口層3。采用射頻濺射方法在η型CdS窗口層3上沉積ρ型碲化鎘吸收層4，厚度為500 2000納米。把制備好的ρ型碲化鎘吸收層4放置在涂覆有CdCl2顆粒的石墨舟中，放入快速退火爐中進行退火。退火溫度在360 500°C，退火時間20 60分鐘。退火結束后，用化學噴涂方法在碲化鎘吸收層4上沉積50 400納米的ρ型碳納米管涂層和用熱蒸發方法蒸鍍200-500納米的ρ型透明導電膜一起作為透明導電層5。然后把掩模板(如圖2)覆蓋在透明導電層5上，用熱蒸發方法依次沉積3 4納米的Cu和20 30納米的Au作為背電極6。在碲化鎘頂電池中，采用ρ型碳納米管涂層和P型透明導電膜作為透明導電層5，主要是因為通常的透明導電膜為η型，如果直接沉積在ρ型吸收層上作背接觸，會產生與主結相反的結，阻礙載流子的輸運。如果選取常用的P型透明導電膜，其載流子濃度則比常見的η型透明導電膜低一到兩個數量級。由于碳納米管涂層具有較高的電導率和透明度，導電類型為P型，與主結的η型層作用，會使ρ型碲化鎘吸收層的耗盡層變寬，有利于提高電池的開路電壓和填充因子，增大器件的效率，因此非常適宜做疊層電池頂電池的透明導電層。但是因為碳納米管涂層的附著性較差，因此在P型碳納米管涂層上再蒸鍍一層P型透明導電膜，從而改善透明導電層5在碲化鎘吸收層4上的附著性。其中底部多晶娃太陽能電池，包括表面電極7、多晶娃半導體η型層8和ρ型層9形成的ρη結、背面電極10。其制備過程如下采用擴散的方法，在多晶硅薄片上制造ρη結，利用絲網印刷的方法在其表面和背面直接印刷金屬電極。為避免頂部碲化鎘太陽能電池的背電極6遮蓋底部多晶硅太陽能電池的受光面，在制備碲化鎘太陽能電池的背電極6和多晶硅太陽能電池的表面電極7時，采用完全相同的掩模板，如圖2。分別在碲化鎘頂電池的透明導電氧化物前電極層2和背電極6上焊銦，接出引線 作為頂電池的負極和正極。分別從多晶硅底電池的表面電極7和背面電極10接出引線作為底電池的負極和正極。然后，將碲化鎘太陽能電池與多晶硅太陽能電池疊合在一起，使碲化鎘太陽能電池的背電極6與多晶硅太陽能電池的表面電極7完全重合，以避免背電極6遮蓋多晶硅太陽能電池的受光面，將疊合好的太陽能電池封裝即可得到雙結四端的碲化鎘/多晶硅機械疊層太陽能電池。權利要求1.一種機械疊層締化鎘/多晶娃太陽能電池，其特征在于，包括一位于頂部的吸收偏向短波高能太陽光的碲化鎘太陽能電池，以及一位于底部的吸收偏向長波低能太陽光的多晶硅太陽能電池；所述的碲化鎘太陽能電池，包括玻璃襯底(I)，在玻璃襯底上依次沉積有透明導電氧化物前電極層(2)、n型CdS窗口層(3)、p型碲化鎘吸收層(4)、透明導電層(5)、背電極 (6)；所述的多晶硅太陽能電池由在多晶硅薄片上通過擴散形成的η型層(8)和P型層(9)， 該η型層⑶和P型層(9)構成ρη結，在ρη結的表面和背面通過印刷形成的表面電極(7) 和背面電極(10)組成。2.根據權利要求1的一種機械疊層碲化鎘/多晶硅太陽能電池，其特征在于所述的碲化鎘太陽能電池的背電極(6)和多晶硅太陽能電池的表面電極(7)的形狀和大小完全一致。3.根據權利要求1的一種機械疊層碲化鎘/多晶硅太陽能電池，其特征本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種機械疊層碲化鎘/多晶硅太陽能電池，其特征在于，包括：一位于頂部的吸收偏向短波高能太陽光的碲化鎘太陽能電池，以及一位于底部的吸收偏向長波低能太陽光的多晶硅太陽能電池；所述的碲化鎘太陽能電池，包括：玻璃襯底(1)，在玻璃襯底上依次沉積有透明導電氧化物前電極層(2)、n型CdS窗口層(3)、p型碲化鎘吸收層(4)、透明導電層(5)、背電極(6)；所述的多晶硅太陽能電池由在多晶硅薄片上通過擴散形成的n型層(8)和p型層(9)，該n型層(8)和p型層(9)構成pn結，在pn結的表面和背面通過印刷形成的表面電極(7)和背面電極(10)組成。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹鴻，王善力，鄔云驊，潘建亮，張傳軍，褚君浩，
申請(專利權)人：上海太陽能電池研究與發展中心，
類型：發明
國別省市：
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