CdTe薄膜太阳电池是以p型CdTe和n型CdS的异质结（heterojunction）为基础的薄膜太阳电池。CdTe是具有闪锌矿结构（sphalerite structure）的II－VI族直接带隙化合物半导体材料，其禁带宽度（forbidden band gap energy）约为1．45eV，接近光伏材料的理想禁带宽度，光谱响应与太阳光谱几乎一致。CdTe具有较高的光学吸收系数，如图8．2所示，在可见光范围，其吸收系数高达105 cm－1，所以理论上大约1μm厚的薄膜就足以吸收99%的太阳光，非常适合制作薄膜太阳电池，CdTe薄膜太阳电池的理论光电转换效率约为28%。第一个CdTe薄膜太阳电池是由RCA实验室于1976年在CdTe单晶上镀上In的合金制得的，其光电转换效率为2．1%。1982年，Kodak实验室用化学沉积法在P型的CdTe上制备一层超薄的CdS，制备了效率超过10%的异质结p－CdTe／n－CdS薄膜太阳电池［2］，这是现阶段CdTe薄膜太阳电池的原型。虽然制备CdTe薄膜的方法有十几种，但能获得高效率的方法主要有三种：近空间升华法（Close－Space Sublimation：CSS），电沉积法和喷涂热分解法。
图8．2 半导体化合物薄膜材料光吸收系数曲线
1993年美国南弗罗里达大学采用升华法在1cm2的面积上制备了15．8%转换效率的CdTe薄膜太阳电池［3］，这是CdTe薄膜太阳电池历史性的突破，之后近空间升华法成为CdTe薄膜太阳电池领域的主流研究方法。2001年美国国家可再生能源实验室的吴博士研究小组制备了转换效率为16．5%的CdTe薄膜太阳电池，这个世界纪录保持了十年时间，2011年之后的几年里，CdTe薄膜太阳电池的世界纪录逐渐被美国First Solar公司和GE Global Research连续打破，在2013年GE Global Research创造了19．6%的新世界纪录。因为技术know－how壁垒，当前CdTe薄膜太阳电池产业化最成功的是美国First Solar公司，2010年前后其光伏组件出货量位居世界之首，目前其光伏组件的转换效率超过了16%，代表着其仍然掌握着世界领先技术。中国以四川大学为代表的高校和科研机构很早已开展CdTe薄膜太阳电池研究，在材料物性和制作工艺方面有很好的基础。2013年1月中国杭州龙焱公 司研制的7 200mm2的CdTe薄膜光伏组件通过TüV－Nord认证，光电转换效率达到了12．07%。小面积单体电池和光伏组件的转换效率更高。关于CdTe薄膜太阳电池的研究和产业发展现状见表8．1（a）和8．1（b）所示。
表8．1（a） 小面积CdTe薄膜单体太阳电池转换效率
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表8．1（b） 大面积CdTe薄膜光伏组件转换效率
图8．3 CdTe薄膜太阳电池的结构示意图
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