CdTe结构及制备

1、2021/3/10讲解：XX1 透明导电氧化层 n型半导体 p型半导体 降低CdTe与金属电 极接触势垒 一、CdTe太阳能电池发电结构 2021/3/10讲解：XX2 CdTe薄膜太阳能电池能带图 1、阳光入射方向？ 2、带隙宽度？ 3、带隙排列？ 4、CdTe厚度、光吸收？ 5、作用 2021/3/10讲解：XX3 主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。 2021/3/10讲解：XX4 透明导电氧化层。它主要的作用是透光和导电的作用。 用于CdTeCdS薄膜太阳能电池的TCO必须具备下列的特性： 在波长400860nm的可见光的透过率超过85：低的电阻率， 大约210-4cm数量级

2、；在后续高温沉积其它薄膜层时的 良好的热稳定性。 2021/3/10讲解：XX5 n型半导体，与P型CdTe组成p/n结。CdS的吸收边大约是521 nm， 可见几乎所有的可见光都可以透过。因此CdS薄膜常用于薄膜 太阳能电池中的窗口层。 2021/3/10讲解：XX6 电池的主体吸光层，它与n型的CdS窗口层形成的p-n结 是整个电池最核心的部分。多晶CdTe薄膜具有制备太阳能电 池的理想的禁带宽度(Eg=1.45eV)和高的光吸收率(大约104/cm)。 CdTe的光谱响应与太阳光谱几乎相同。 2021/3/10讲解：XX7 降低CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，使金属电极 与CdT

3、e形成欧姆接触。 2021/3/10讲解：XX8 小结小结 2021/3/10讲解：XX9 近空间升华法（Close-space sublimation, CSS) 电沉积法（Electron-deposition，ED） 化学气相沉积法（chemical vapor deposition, CVD) 物理气相沉积法（physical vapor deposition, PVD) 溅射法 喷涂沉积法（Spray deposition) 丝网印刷沉积法（Screen-print deposition） 二、CdTe薄膜制备技术 2021/3/10讲解：XX10 2021/3/10讲解：XX11

4、近空间升华法 特点 厚度均匀、晶粒大小适当、高效率、设备简 单、沉积速度高、Cd污染小、易于控制 2021/3/10讲解：XX12 近空间升华法沉积设备示意图 2021/3/10讲解：XX13 近空间升华法是目前被用来生产高效率CdTe薄膜电池最主要的 方法-蒸发源是被置于一与衬底同面积的容器内，衬底与源材料 要尽量靠近放置，使得两者之间的温度差尽量小，从而使薄膜的生 长接近理想平衡状态。使用化学计量准确的源材料，也可以得到化 学计量准确的CdTe薄膜。一般衬底的温度可以控制在450600之 间，而高品质的薄膜可以在大约 1um/min 的速率沉积下得到。 2021/3/10讲解：XX14 C

5、dTeCdTe在高于在高于450450度时升华并分解，当它们沉积在较低温度的衬底上时，再化合形成多晶度时升华并分解，当它们沉积在较低温度的衬底上时，再化合形成多晶 薄膜。为了制取厚度均匀、化学组份均匀、晶粒尺寸均匀的薄膜，不希望镉离子和碲离薄膜。为了制取厚度均匀、化学组份均匀、晶粒尺寸均匀的薄膜，不希望镉离子和碲离 子直接蒸发到衬底上。因此，反应室要用保护性气体维持一定的气压。这样，子直接蒸发到衬底上。因此，反应室要用保护性气体维持一定的气压。这样，源和衬源和衬 底间的距离必须很小。底间的距离必须很小。 显然，保护气体的种类和气压、源的温度、衬底的温度等，是这种方法的最关键的制备显然，保护气体

6、的种类和气压、源的温度、衬底的温度等，是这种方法的最关键的制备 条件。保护气体以惰性气体为佳（氦气）。条件。保护气体以惰性气体为佳（氦气）。 2021/3/10讲解：XX15 碲化镉薄膜太阳能电池在工业规模上成本大 大优于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术， 生产成本仅为0.87美元/W。 其次它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以 上的阳光。 工艺相对简单，标准工艺，低能耗，无污染， 生命周期结束后，可回收，强弱光均可发电， 温度越高表现越好。 三、CdTe薄膜优势 2021/3/10讲解：XX16 镉排放量 太阳能电池组件与其他能源的镉排放量的比较图 三、CdTe薄膜缺陷 2021/3/10讲解：XX17 缺点 第一，碲原料稀缺，无法保证碲化镉太阳能电池 的不断增产的需求。 第二，镉作为重金属是有毒的。碲化镉太阳能电 池在生产和使用过程中的万一有排放和污染，会 影响环境 2021/3/10讲解：XX18 总结 2021/3/10讲解：XX19 总结 CdTe吸收层主要起透光和导电的作用。 玻璃衬底主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。 CdTe属于II-VI族化合物半