CdTe薄膜太阳电池：结构与特点

CdTe薄膜太阳电池的结构示意图如图8．3所示。其制作过程是先将透明导电氧化物膜（Transparent Conducting Oxide：TCO）沉积在玻璃衬底上，然后分别依次制备n型CdS、p型CdTe与背接触（back contact）金属电极。TCO的制备方法通常为真空溅射、电子束蒸发、化学气相沉积法等，常用的TCO材料组分有ITO，ZnO：Al，ZnO：B，SnO：F等。但由于In为稀有贵金属元素，且在高温沉积CdTe的过程中，In元素会扩散至CdS／CdTe内，会恶化PN结的性能。因此ZnO基的TCO膜尤其是ZnO：Al在CdTe薄膜太阳电池中占有重要地位。

CdTe薄膜太阳电池的n型窗口材料通常可为CdSe，ZnO，CdS等，其中CdS与 CdTe的结构相近，晶格常数和热膨胀系数差异小，因此，最适合作为窗口层（window layer）材料，高效率的CdTe太阳电池的PN结都是n－CdS／p－CdTe结构。其中，CdS薄膜厚度通常在100nm以下，常采用化学水浴（Chemical Bath Deposition：CBD）、电化学沉积和丝网印刷等方法制备。目前世界最高效率的CdTe太阳电池的n型材料就是采用CBD方法制备的，关于化学水浴法原理与工艺在8．3．5节中有详细介绍。(www.xing528.com)

CdTe吸收层的质量严重影响着电池转换效率，比较成熟的CdTe薄膜制备方法有近空间升华法（CSS）、电化学沉积（ECD）。CdTe膜层在电池结构中厚度一般为3μm左右，通过改进工艺方法可以进一步减薄到1μm以下，可以节约成本。通常CdTe薄膜需要在CdCl2气氛中400℃进行30min左右的退火处理（annealing treatment），以提高CdTe薄膜的性能［7～9］。退火处理后的CdTe薄膜晶粒尺寸增大，同时促进了CdS／CdTe界面的混合晶化［7］，由于Cl的掺杂提高了CdS施主浓度［10］，由VCd－ClTe缺陷对的形成提高了CdTe薄膜的受主浓度［11］，经CdCl2退火处理后的CdTe太阳电池性能有很大改善［12］。