CdS/CdTe叠层太阳电池的制备及其性能

CdS/CdTe太阳电池是薄膜太阳电池研究工作的一个重要方向.为了提高开路电压Voc、改善电池的光谱响应,进而提高电池的转换效率,在此提出CdS/CdTe叠层太阳电池结构.文中,叠层电池的顶电池由CdS/CdTe超薄层构成;底电池由CdS/CdTe薄膜层构成.经分析测试,实验制备的CdS/CdTe叠层太阳电池具有明显的叠层结构,开路电压最高达到了852mV,短路电流密度最大为13mA/cm2,填充因子最高为55.2%,这种叠层电池的效率达到了8.16%(0.071cm2).研究表明相对于传统的单层CdS/CdTe太阳电池,CdS/CdTe叠层电池的制备对研究如何提高CdS/CdTe太阳电池的光伏性能有一定的参考价值.     

太阳电池中CdS多晶薄膜的微结构及性能

采用化学水浴法制备了CdS多晶薄膜,通过XRD,AFM,XPS和光学透过率谱等测试手段研究了CdS多晶薄膜生长过程中的结构和性能.结果表明,随着沉积的进行,薄膜更加均匀、致密,与衬底粘附力增强,其光学能隙逐渐增大,薄膜由无定形结构向六方(002)方向优化生长,同时出现了Cd(OH)2相.在此基础上,通过建立薄膜的生长机制与性能的联系,沉积出优质CdS多晶薄膜,获得了转化效率为13.38%的CdS/CdTe小面积电池.     

Cd1-xZnxTe多晶薄膜的制备、性能与光伏应用

用共蒸发法制备了Cd1-xZnxTe多晶薄膜,薄膜结构属立方晶系空间群F43m.通过透射光谱的测量,计算光能隙,得到室温时薄膜的光能隙随组分x值的变化满足二次方关系.作为对异质结界面的修饰,提出了有Cd1-x-ZnxTe过渡层的CdS/CdTe/Cd1-xZnxTe/ZnTe∶Cu电池.并在相同工艺下制备了CdS/CdTe/Cd0.4Zn0.6Te/ZnTe∶Cu与CdS/CdTe/ZnTe∶Cu太阳电池,发现前者比后者效率平均增加了35.0%.     

ZnTe:Cu多晶薄膜结构和电性质

用共蒸发法在室温下制备了ZnTe：Cu多晶薄膜,利用XRD、AFM和XPS等测试技术对样品进行了表征,研究了掺Cu浓度和退火温度对薄膜物相和晶粒度的影响,分析了薄膜表面的元素状态。根据铜离子的变价行为对异常的电阻率温度关系作了解释。并确定了最佳掺铜浓度和退火温度。     

气相CdCl2退火对CdTe多晶薄膜性能的影响

利用近空间升华法在Ar O2气氛下沉积了CdTe多晶薄膜,并在气相CdCl2氛围下进行了不同温度的退火,对样品进行了厚度、XRD、SEM、透过谱,σ-T等性能测试,结果表明:退火后CdTe多晶薄膜在(111)面上仍具有择优取向,退火能使晶界钝化,增加再结晶并促进晶粒长大;但对薄膜的透过率没有影响,退火后,暗电导(σdark)增加,电导激活能(Ea)减少.得到了最优化的退火条件.     

关于多带隙半导体材料及太阳电池的分析

多带隙半导体是一种理想的半导体材料,它具有两个或两个以上被很窄的能带(或杂质带)分开的带隙.各个带隙有不同的宽度,因此,这种半导体对不同波长的光都有很好的吸收.A.Luque等提出了以这种半导体所构成的多带隙太阳电池模型,M.Green估算其理想转换效率上限高达86.8%.本文对这种电池的模型进行了分析,并提出了实现多带隙半导体材料和多带隙太阳电池的途径.     

镍背电极合金化的硅光电池

在n~ -p-Si结构的背面,用NaBH_4作还原剂,镀上镍电极,然后进行合金化处理制成的电池,开路电压显著增加,短路电流、I—V特性和长波响应得到改善。此外,与未合金化的电池相比,它具有较小的复合电流、串联电阻和开路电压温度系数。因此,该电池明显地表现出背电场特征。     

具有复合背接触层的 CdTe多晶薄膜太阳电池

为了提高CdTe太阳电池的背接触性能,用共蒸发法制备了ZnTe：Cu和Cd1-xZnxTe多晶薄膜。研究结果表明：Cd1-xZnxTe多晶薄膜的能隙与锌含量呈二次方关系,ZnTe：Cu多晶薄膜能隙随着掺Cu浓度的增加而减小。分别用ZnTe／ZnTe：Cu和Cd1-xZnxTe／ZnTe:Cu复合膜作为背接触层,既能修饰异质结界面,改善电池的能带结构,又能防止Cu原子向电池内部扩散。因此获得了面积0．502cm^2,转换效率为13．38％的CdTe多晶薄膜太阳电池。     

近空间升华沉积CdTe多晶薄膜过程的研究

研究了近空间升华（CSS）沉积CdTe多晶薄膜的物理机制,测量了近空间沉积装置内的温度分布,分析了升温过程、气压与薄膜的初期成核的关系,优化了升温过程,在此基础上制备出了转换效率优良的结构为SnO2：F／CdS／CdTe／Au的串联集成太阳电池。同时结果表明：近空间升华制备TdTe多晶薄膜的物理过程主要是,Cd代升华前升温,Cd代源升华分解为Cd、Te2, Cd、Te2在衬底上化合沉积以及衬底上的CdTe反升华等过程。在正常的近空间升华过程中,CdTe的蒸汽压远小于保护气体的气压。后者对对成核的晶粒方向几乎没有影响,但它通过改变分子平均自由程来影响Cd、Te2分子的扩散,从而影响薄膜的生长速率。     

Br2-甲醇蚀刻对CdTe太阳电池性能的影响

在镀上金属电极前,对CdTe表面进行化学蚀刻是制备高效率碲化镉薄膜太阳电池的关键技术之一.本实验用Br2-甲醇对热处理后的CdTe薄膜进行蚀刻,并利用XRD、AFM研究其结构、成分和形貌.结果表明:蚀刻后的CdTe薄膜获得一银灰色的光洁表面,并发现CdTe薄膜表面产生一富Te层,蚀刻厚度达到1μm获得性能最好的太阳电池.用Br2-甲醇蚀刻后的CdTe薄膜,采用ZnTe/ZdTe:Cu复合层作为背接触层的过度层,已获得了转换效率为13.38%的太阳电池.