碲化镉薄膜太阳电池

碲化镉薄膜太阳电池第1页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.1引言3.2.2碲化镉太阳能电池原理——结构3.2.2.1玻璃基板3.2.2.2透明氧化层（TCO层）3.2.2.3、n-CdS层3.2.2.4、p-CdTe层3.2.2.5背面电极接触3.2.3CdTe薄膜的制造技术3.2.3.1物理气相淀积法3.2.3.2真空沉积一升华/凝结（真空升华法）3.2.3.3气相传输淀积法（VTD）3.2.3.4溅镀法3.2.3.5、电解淀积法3.2.3.6、喷涂淀积法3.2.3.7、有机金属化学气相淀积法3.2.3.8、丝网印刷淀积法3.2.4碲化镉薄膜太阳电池制造工艺3.2.5碲化镉太阳能电池成本估算3.2.6.碲化镉太阳能电池优势与缺陷3.2.7CdTe太阳电池的未来发展第三章二讲、CdTe薄膜太阳电池

第2页，共66页，2023年，2月20日，星期一第3页，共66页，2023年，2月20日，星期一第4页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.1

引言碲化镉是属于Ⅱ-Ⅵ族的化合物半导体，它具有直接能隙，其能隙值为1.45eV,正好位于理想太阳电池的能隙范围之间。CdTe也具有很高的光吸收系数（＞5×105/cm）。仅仅2um厚的CdTe薄膜，就已足够吸收AM1.5条件下99%的太阳光。使得CdTe成为一个可以获得高效率的理想太阳电池材料之一。CdTe可利用多种快速成膜技术制作，由于模组化生产容易，因此近年商业化的动作亦相当积极，CdTe/glass已应用于大面积屋顶建材。第5页，共66页，2023年，2月20日，星期一第6页，共66页，2023年，2月20日，星期一高效、稳定且相对低成本吸收系数～105/cmCdTe多晶薄膜制备技术较多，且简单直接禁带半导体Ⅱ一Ⅵ族化合物能隙为1．45eVCdTe第7页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdTe是一种化合物半导体，在太阳能电池中一般作吸收层。由于它的直接带隙为1.45eV，最适合于光电能量转换，因此使得约2µm厚的CdTe吸收层在其带隙以上的光学吸收率达到90%成为可能，允许的最高理论转换效率在大气质量AM1.5条件下高达28%。碲化镉的性质及晶体结构第8页，共66页，2023年，2月20日，星期一分子式CdTe（Cadmiumtelluride）摩尔质量240.01gmol−1

密度5.85g/cm3熔点1092℃沸点1130℃溶解度insoluble带隙1.45eV（300K,直接带隙）折射率(nD)2.67（10µm）化学性质能与HCl和HBr等酸反应,形成有毒气体碲化氢和有毒镉盐碲化镉的性质第9页，共66页，2023年，2月20日，星期一Ⅱ-Ⅵ族化合物中最高的平均原子数，最低的熔点，最大的晶格常数和最大的离子性。CdTe具有闪锌矿（ZnS）结构，键长度2.806Å，晶格常数6.481Å。碲化镉的晶体结构第10页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdTe薄膜式太阳电池发展历史CdTe算是在薄膜式太阳电池中历史最久，也是被密集探讨的半导体材料之一。1956年RCA即提出使用CdTe在太阳电池的用途上在1959年RCA利用将In扩散到p-型的CdTe做出约2%的太阳电池。在1979年时，法国的CNRS利用VTD法在n-型的晶片上长出p-型的CdTe薄膜，而得到＞7%的太阳电池。第11页，共66页，2023年，2月20日，星期一除了以上这些同质p/n接面的发展外，从1960开始研究CdTe的异质结太阳电池扩散。最早期是在n-型的CdTe晶片或多晶薄膜上，长上p-型的Cu2Te薄膜，这样n-CdTe/p-Cu2Te太阳电池在1970年初期已可达到＞7%的效率。在p-型单晶CdTe晶片上，长上异质结的氧化物薄膜，例如In2O3:Sn(ITO)、ZnO、SnO2等也受到更广泛的研究。例如在1977年就有人开发出效率达到10.5%的p-CdTe/ITO太阳电池。1987年已有人可以做出13.4%的p-CdTe/ITO太阳电池。第12页，共66页，2023年，2月20日，星期一p-CdTe/n-CdS薄膜式太阳电池发展历史p-CdTe/n-CdS太阳电池的发展最早可以追溯到1960年的中期1977年就已经出现了11.7%效率的p-CdTe/n-CdS太阳电池。于是这样的p-CdTe/n-CdS结构变成最典型的CdTe太阳电池，它主体是由约2um层的p-CdTe层与仅0.5um厚的n-CdS形成，光子吸收层主要发生与CdTe层。第13页，共66页，2023年，2月20日，星期一

superstrate结构是在玻璃衬底上依次长上透明氧化层（TCO）、CdS、CdTe薄膜，而太阳光是由玻璃衬底上方照射进入，先透过TCO层，再进入CdS/CdTe结。而在substrate结构，是先在适当的衬底上长上CdTe薄膜，再接着长CdS及TCO薄膜。其中以superstrate的效率最高。3.2.2碲化镉太阳能电池原理——结构第14页，共66页，2023年，2月20日，星期一透明导电氧化层n型半导体p型半导体降低CdTe与金属电极接触势垒第15页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdTe太阳电池的原理光通过玻璃衬底进入电池。光子横穿TCO层和CdS层。这些薄膜虽然导致一些（不希望的）光吸收，但在光伏电荷产生的过程中没有活性。CdTe薄膜是这种电池的活性吸收层。电子—空穴对在接近结的区域产生。电子在内建场的驱动下进入N型CdS膜。空穴仍然在CdTe内，空穴的聚集会增强材料的P型电导，最终，不得不经由背接触离开电池。电流由与TCO薄膜和背接触连接的金属电极来引出。由于CdTe对波长低于800nm的光有很强的吸收（105cm-1），薄膜几微米的厚度将足以完全吸收可见光。因一些实际设计的应用，常常选用大约3～7um的厚度。第16页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdTe太阳电池的优点及CdTe四个特殊的性质使用CdTe太阳电池的优点之一是，用来制造CdTe及CdS薄膜的技术相当多，而且大多适合大规模生产。CdTe四个特殊的性质，CdTe有一个1.45eV的能隙，因此与太能辐射谱很好地适配。CdTe是“直接”能隙，它导致很强的光吸收。CdTe强烈地趋向于生长成P型的半导体薄膜，能和CdS形成PN异质结（CdS具有略宽的能隙2.4eV，在通常的沉积技术中生长成为N型材料）。已经开发出简单的、适合于低成本产品的沉积技术。以成熟技术制备的CdTe电池，可以期望电流密度达27mA/c㎡，开路电压达880mV,从而AM1.5的效率为18%。第17页，共66页，2023年，2月20日，星期一集中深入的研究已表明，下列太阳电池的基本准则在工业生产的条件下也能够被满足：CdTe薄膜中可迁移的少子能有效地产生。依靠N型CdS与P型CdTe之间PN结的内建电场，载流子能有效地分开。依靠与TCO和背接触两种薄膜的欧姆接触，光生电流能低损耗地引出。对低成本高产量的制造，有简单的制备技术。第18页，共66页，2023年，2月20日，星期一效率高于16%的太阳电池已经在实验室研制出来，美国和德国有三家公司启动了工业化生产线。它们的规模化生产目标是每年100000㎡或者更多。最先的大面积组件已经突破了10%的效率大关。

第19页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.2.1玻璃基板

在玻璃基板的选用上，使用耐高温（～600℃）的硼玻璃作为基板，转换效率可达16%，而使用不耐高温但是成本较低的钠玻璃作基板可达到12%的转换效率。一般玻璃基板的厚度约在2-4mm左右，它除了用来保护太阳电池活化层，使它不会受到外在环境的侵蚀外，也提供了整个太阳电池的机械强度。在玻璃基板的外层，有时也会镀上一层抗反射层来增加对光线的吸收。第20页，共66页，2023年，2月20日，星期一常用的透明衬底就是玻璃。最便宜的钠钙玻璃或者窗玻璃也适用。如果是用浮法制成的玻璃，那得到的表面将非常平整，很适合薄膜的沉积，但是只能限制在520℃左右温度下处理。这种玻璃非常便宜（低于10美元/m2）,而且可以不限量地购买切割好的、边缘经过处理的玻璃板。如果需要更高的温度，第二个选择就是使用硼硅玻璃。它能够在加热到600℃以上也不软化。但是高昂的成本，是目前其工业化应用的障碍。一些研究小组已将此种玻璃上制备的电池效率提高到16.2%第21页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.2.2透明氧化层（TCO层）在CdTe太阳电池中所使用的透明导电氧化层（TCO），通常是使用SnO2或In2O3:Sn（ITO）也有人采用Cd2SnO4。TCO是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜（TransparentConductiveOxide）而形成的组件，它的作用是当成正面的电极接触之用。透明导电膜既要满足为形成低串联电阻而需的高电导率，又要为获得高入射以保证高光电流而具有高透过率。目前，已有几种材料在使用，在为工业化应用而发展：第22页，共66页，2023年，2月20日，星期一ITO在氧化物导电膜中，以掺Sn的In2O3（ITO）膜的透过率最高和导电性能最好，而且容易在酸液中蚀刻出微细的图形。其透过率已达90%以上，ITO中其透过率和阻值分别由In2O3与Sn2O3之比例来控制，通常SnO2：In2O3=1：9。

第23页，共66页，2023年，2月20日，星期一在氧气氛中从In和Sn靶溅射而成的混合氧化物有更好的性能（不管是电导率还是透过率都比纯SnO2要好）。由于In的成本比较高，这种薄膜会贵的多。由于In会在高温处理过程中扩散进入CdS/CdTe层，引入并不需要的N型CdTe.，通常在ITO上沉积一层薄的纯SnO2薄膜来防止In扩散。第24页，共66页，2023年，2月20日，星期一SnO2SnO2薄膜可用常压下的喷雾法来制备。SnCl4在水中溶解，然后在空气中喷射到热的衬底上。SnCl4热分解后与氧气形成SnO2薄膜，产生的HCl挥发。这种衬底是商业化生产的基础，目前许多太阳能生产商都在运用。这种薄膜的面电阻率一般为10Ω，光透过率约为70%～80%。另外一种沉积SnO2的技术是氧气氛中Sn靶的阴极溅射。虽然这种技术成本比喷雾法要高，但是薄膜的质量要好一些。第25页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdSn４这种化合物可以用Ｃd的氧化物与Sn共溅来得到。由于退火时需要较高的温度，因此不适合用便宜的钠钙玻璃。未来技术上的改进将解决这一问题。这种薄膜表现出比ITO更好的性质。比如，同样的电阻率下透过率更好，或者同样的光透过率电阻率更小，使它成为工业化生产的值得注意的备选材料。第26页，共66页，2023年，2月20日，星期一ZnO:Al这种材料通常用做铜铟锡（CIS）薄膜太阳电池的透明接触层。它可以用不同种类的含有ZnO和Al的靶溅射而成，Al在ZnO中作为施主。不幸的是，ZnO:Al薄膜在CdTe沉积过程中（大于550℃）会由于热应力而丧失掺杂性。但是由于这种材料成本比ITO低，所以人们最终希望得到更稳定的该种薄膜。第27页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.2.3、n-CdS层

CdS的能隙Eg在室温约为2.4eV，它不会吸收波长大于515nm的太阳光，所以在整个结构上它被视为“窗口层”。为了让整个太阳电池获得最高的电流密度，CdS必须相当薄（约0.5um）。第28页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdTe太阳电池的制作过程，通常会促进CdTe与CdS界面之间的扩散现象，而在界面处形成CdTe1-xSx的合金成分。这样的扩散反应，会导致CdS层的能隙的降低，使得其对光线的穿透性降低，而影响电池效率。不过这种效应，可利用CdCl2处理来降低另外一个可以降低CdS层的吸收的方式，是将CdS与ZnS混合，以增加能隙的大小。但这要配合使用Cd2SnO4的TCO层，及使用Zn2SnO的HRT层，才能得到高效率的CdTe太阳电池。第29页，共66页，2023年，2月20日，星期一与CdTe不同的是，CdS薄膜在非化学计量比的时候，本身是N型。CdS薄膜可以用与CdTe同样的方法沉积。因为它具有与CdTe非常相似的性质。出于产业化的考虑，下面几种技术的研究受到强烈的关注：第30页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdS薄膜沉积进技术升华/凝结，如窄间隔升华法和热壁升华法。电沉积（电镀）丝网印刷另外一种方法尤其适合CdS——化学浴沉积（CBD化学镀）。这种方法是在80℃左右的温度下，用含有Cd与S的亚稳态溶液反应，浸泡在溶液中的衬底表面形成比较薄的CdS薄膜。其化学反应式如下：这样形成的CdS薄膜附着比较紧，而且，即使在膜较薄的情况下也很均匀。但有一个潜在的缺点，在CdTe与CdS之间形成的突变结时，CdS与CdTe之间有明显的晶格失配。第31页，共66页，2023年，2月20日，星期一化学浴沉积（Chemicalbathdeposition）是指将经过表面活化处理的衬底在沉积液中，不外加电场或其它能量，在常压、低温（30~90℃）下通过控制反应物的络合和化学反应，在衬底上沉积薄膜的一种薄膜制备方法。第32页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.2.4、p-CdTe层

CdTe层跟CdS一样具有多晶的结构，但通常使用p-型掺杂。它的能隙值为1.45eV，正好位于理想太阳电池的能隙范围之间。CdTe也具有很高的吸光系数，所以为吸收层的最佳材料。CdTe层的厚度一般在2～8um之间。第33页，共66页，2023年，2月20日，星期一大部分CdTe薄膜的沉积技术，都依赖于下述一个或两个性质：如果把CdTe在真空状态下加热到600℃，将会分解出等量的Cd和Te，剩余的残留物仍然是符合化学配比的CdTe。把凝结在衬底上的CdTe保持在400℃以上（或者在沉积之后加热到这个温度），得到的化学计量比的化合物会是稳定的固相。第34页，共66页，2023年，2月20日，星期一这些性质使得生产CdTe薄膜相对容易，也更加适合制作薄膜太阳电池：只要衬底温度足够高，不必在意符合化学配比。CdTe或者Cd+Te,或者有Cd和Te元素的可分解的化合物都可以作为原始料。到达衬底上的Cd和Te化学计量比即使并非1:1，只要衬底在实际的沉积期间或者之后被加热到400～500℃或者更高，就会有符合（或接近）化学计量比的CdTe凝结。第35页，共66页，2023年，2月20日，星期一在更高的温度下，粘附系数减小（重升华）。由于自然形成的微小化学计量失配，造成Cd缺失，多半成为空位，从而获得P型摻杂效应。不用其他摻杂手段。典型的摻杂水平大约1015cm-3。如果薄膜在较低的温度下沉积，那么就没有必要照顾化学计量比，但是可以通过加热形成符合化学计量比的化合物。这就使得有许多薄膜沉积技术可以应用。唯一的要求是去除那些会危及本身P型摻杂和载流子寿命的干扰杂质。工业上得到高纯度（达到99.999%）的这些元素和化合物是可能的，因为通过标准的冶金过程可以很容易把Cd和Te元素纯化。第36页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.2.5、背面电极接触

背面电极通常是使用Ag或Al，它提供CdTe电池的一个低电阻连接，但由于在p-CdTe上要形成好的欧姆接触比较困难。因为背面电极的高导电性，所以它的厚度通常要很薄才行。大部分形成背面电极技术，都包括以下几个步骤：刻蚀CdTe表面，以产生Te-riched的表面状态，因此在CdTe于金属层之间产生p+的区域，这层p+区域可降低金属与CdTe之间的能量障碍。镀上Ag、Al等金属层在150℃以上，做热处理以促进的形成。第37页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.3CdTe薄膜的制造技术

在过去一段时间里，人们已经进行了大量的薄膜沉积方法的研究，所有的这些研究使得电池的效率已经超过了10%。但是，只有几种方法适合大规模生产。以下介绍一些已经发展到工业化的方法。第38页，共66页，2023年，2月20日，星期一关于CdTe太阳电池的薄膜制造，目前已有多种可行的技术可以被采用，例如有物理气相淀积、密闭空间升华法、气相传输淀积法、溅镀法、电解淀积法、网印淀积法等。各方法各有其利弊得失，其中电解淀积法是最便宜的方法之一，同时也是目前工业界所采用的主要方法，淀积时温度较低，所耗用碲元素也最少。在玻璃基板的选用上，使用耐高温（～600℃）的硼玻璃作为基板，转换效率可达16%，而使用不耐高温但是成本较低的钠玻璃基板也可达到12%的转换效率。第39页，共66页，2023年，2月20日，星期一物理气相淀积法（PVD）顾名思义是以物理机制来进行薄膜淀积的制造技术，所谓物理机制是物质的相变化现象，例如进行蒸镀时蒸镀源由固态转化为气态再进行淀积，淀积出来的薄膜层的化学计量比较难控制的很准确，这与每个元素的平衡蒸汽压及蒸镀源的化学计量有相当大的关系。3.2.3.1物理气相淀积法

第40页，共66页，2023年，2月20日，星期一PVD法进行CdTe或CdS薄膜淀积反应是发生在一真空炉内（～10-6torr），所使用的蒸发源可为直接的CdTe或CdS化合物，或各别的元素物质（Cd+Te2，或Cd+S）。将蒸镀源加热到800℃，使之挥发为气相分子，而以约1um/min的速率淀积在距离约20公分远的基板上。通常基板的温度要保持在相对比较低的温度（～100℃），这样Cd及Te粘附系数才会接近于1.越高的基板温度，粘附系数越低，因此淀积速率也变慢。但是越低的温度会得到越小的多结薄膜晶粒。所以一般应用上基板的温度都不会超过400℃。第41页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.3.2真空沉积一升华/凝结（真空升华法）真空升华法（Close-spacesublimation，CSS）是目前被用来生产高效率CdTe薄膜最主要的方法。蒸镀源是被置于一与基板同面积的容器内，基板与蒸镀源之间的距离相当接近，而且两者之间的温度差异比较小，所以可以淀积出比较接近平衡状态的CdTe薄膜。使用化学计量准确的蒸镀源也可得到化学计量准确的CdTe薄膜。因此，一般基板的温度可以控制在450～600℃之间，而高品质的薄膜可以在大于1um/min的速率淀积得到。第42页，共66页，2023年，2月20日，星期一将粉末或者颗粒状的固体CdTe材料在真空中升华，然后凝结在450～600℃的衬底上。目前已经发展了许多不同种类的可商业化的方法，这些方法已经达到很高的沉积速率（>10um/min），而且适合用低成本和对真空要求不高的系统进行流水线生产。这种方法确实有很高的材料产出，因为要力图让材料仅仅凝结在衬底上，要么是衬底与原材料之间的距离很近（近空间升华），要么防止它沉积在器壁上，使后者的温度始终高于600℃。在美国和德国已经建成了两座利用近空间升华法的工厂。他们已经开始生产和销售组件。第43页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.3.3气相传输淀积法（VTD）

固态的CdTe原料放在容器内，因受热而挥发出CdTe蒸汽，然后这些Cd\Te蒸汽会随着传输气体（N2、Ar、He、O2等）而传送到基板表面，过饱和的Cd与Te会凝缩而淀积在基板表面形成CdTe薄膜。利用VTD方法可以得到约与薄膜厚度相当的晶粒大小，而且淀积速率相当快。气相传输淀积法（Vaportransportdeposition）简称VTD。第44页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.3.4溅镀法

所谓溅镀法（sputteringdeposition），乃是利用等离子中的高能离子（通常是由电场加速的正离子，如Ar+），在磁铁产生的磁力线的作用下，加速撞击CdTe靶材表面。借由动量转换，将CdTe表面物质溅出，而后在基板上淀积形成薄膜。通常淀积反应是发生在低于300℃的基板上，而炉内压力约在10mtorr左右。在200℃淀积2um的CdTe薄膜，所得到的晶粒大小约在300nm左右。第45页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.3.5、

电解淀积法

电解淀积法是将含有Cd2+及HTeO2+

电解液进行化学还原反应，而得到Cd及Te并淀积而成CdTe薄膜。这样的电解还原及淀积反应，可由以下三个化学反应式来表示。利用控制电解液内部的Cd及Te含量，可由控制所生长出来的薄膜的化学计量组成。第46页，共66页，2023年，2月20日，星期一在含有Cl基化合物条件下退火后，晶粒变大，掺杂转变为P型，且电导率提高了。电压施加在衬底上的透明导电膜上，而且必须在整个被淀积表面非常均匀。这就需要较低的沉积电流密度，从而导致较低的沉淀速率。这可以通过把大量衬底并列起来沉积的高生产率来弥补。在美国，已经建成了一座生产工厂，目前正在扩大生产量。第47页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.3.6、喷涂淀积法

喷涂淀积法（Spraydeposition）的做法，是先在室温下将含有CdTe、CdCl2及丙二醇的化学浆料喷涂在基板上，然后在经过几道高温热处理及致密化机械过程，而得到具有多孔结构的CdTe薄膜。用喷雾器把含有Cd和Te的可热分解化合物的水雾喷射到热的衬底上，释放出来的元素形成CdTe。这种不需要真空设备的方法已经得到了发展，并应用在生产线上。一个工业风险投资机构在美国建立了第一个示范工厂，并随后被销售。第48页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.3.7、有机金属化学气相淀积法

有机金属化学气相淀积法（MOCVD），是使含有Cd和Te的有机金属例如二甲基镉及二异丙基碲，在反应炉中进行分解反应，并淀积在基板上得到CdTe薄膜。淀积速率与基板的温度有关。第49页，共66页，2023年，2月20日，星期一3.2.3.8、

丝网印刷淀积法

丝网印刷淀积法算是生产CdTe及CdS薄膜最简单的方法，它是将含有Cd、Te、CdCl2及含有有机合剂的金属膏，通过一印刷板而印制到基板上，再经过干燥过程去除有机溶剂后，接着加温到700℃左右做烧结反应，最后得到约10～20um的再结晶的CdTe薄膜。将含有Cd和Te的浆料通过丝网印刷到衬底上，然后在加入CdCl2的热反应中转换成CdTe。由于膜的多孔性，为使电池很好地运行，需要相对厚的涂层。这个技术目前已经商业化，并且每年约1MWp的规模进行生产。小组已在生产，并且已有消费者在使用。而大面积高效率低成本的电池是否适合用此方法仍有很多疑问。第50页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdCl2处理

几乎所有淀积技术所用到的CdTe薄膜，都必须经过CdCl2处理，才能得到结构比较完美、晶粒比较大的薄膜。而未经过CdCl2处理过的CdTe的太阳电池，仅能产生非常小的短路电流。将CdTe薄膜置于约400℃的CdCl2环境之下，它会发生以下的反应CdCl2的存在促进了CdTe的再结晶过程。不仅比较小的晶粒便消失了，连带着CdTe与CdS的界面结构也变得比较有秩序。第51页，共66页，2023年，2月20日，星期一基片清洗→透明导电膜处理→激光刻划Ⅰ→衬底清洗→沉积硫化镉→沉积碲化镉→热处理→制备背接触→激光刻划Ⅱ→沉积背电极→电联结→初测→封装→检测其中的关键工艺为：沉积硫化镉：化学浴沉积。用氯化镉、硫脲、氯化铵、胺水等，在80-90℃的温度下进行。沉积碲化镉：近空间升华法沉积（CSS）。采用碲化镉粉作源材料，用氩气保护，在560℃左右下进行。制备背接触：用共蒸发沉积碲化锌作背接触层，源材料分别为铜和碲化锌粉，在室温下进行真空蒸发。背电极：用电子束蒸发镀镍作背电极。3.2.4碲化镉薄膜太阳电池制造工艺第52页，共66页，2023年，2月20日，星期一四川阿波罗碲化镉薄膜太阳电池生产工艺流程图第53页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdTe太阳电池模组

CdTe表面太阳电池的模组结构示意图，它是利用在同一基板上做电池与电池的串接，也就是所谓的“monolithicinerconnection”。因此CdTe表面太阳电池可以连续式的在一条生产线上制造出来第54页，共66页，2023年，2月20日，星期一CdTe太阳电池模组的制造流程第55页，共66页，2023年，2月20日，星期一生产电池和组件的各个步骤1）选择衬底玻璃，通常用钠钙玻璃作为衬底。2）透明导电膜的沉积（ITO等）。3）将TCO膜刻划成平行的条带，以此确定单元电池。对有的工艺过程，这一步可能要晚一些，一般是在半导体薄膜沉积后。4）沉积尽可能薄的CdS膜，一般是100nm。5)根据产品的性质选择沉积CdTe的方法。6）在CdCl2的作用下于400℃左右活化膜层。7）实施第二次刻划，划开半导体薄膜以露出TCO膜。步骤3可并行进行，此后，这条刻线就必须填充绝缘体。8）采用背接触结构。由一系列步骤实现，即蚀刻形成富Te区→使用缓冲层→使用金属背电极。9）将邻近电池的背电极分割开。10）接触汇流条结构的焊接。11）使用恰当的塑料（如EVA或者热塑性薄膜）层压第二块玻璃（或塑料）；事先将接触带穿过覆盖玻璃的小孔。12）安装电极盒。作为商业化应用，在这个电极盒里，用一个合适的插座，将易断裂的组件引出带和稳定的电缆连接。13）用太阳模拟器测试每个组件的效率。第56页，共66页，2023年，2月20日，星期一10MW的生产线(ANTECSolar)

该沉积线可看成是一条两部生产线，由全自动沉积线和半自动组装生产线构成。前者在60cm×120cm玻璃衬底上制备集成组件，后者包括封焊、接电极、测试以及将组件封装成可销售的产品。全自动流水线沉积过程分为9个步骤：衬底的清洗（浮法玻璃）。在250℃下沉积透明导电膜（ITO+SnO2）。TCO膜的刻划（以确定电池和今后互连）。在500℃下用窄间隔升华法沉积CdS和CdTe。活化(在Cl氛围中以400℃退火，改进结的性能)。湿法化学法刻蚀，以制备电极（产生富Te层）。机械刻线以进行电池互连。溅射沉积两层背接触。机械刻线以分割和连接电池。第57页，共66页，2023年，2月20日，星期一大部分工位都由加热和冷却装置相连接，以便在沉积时玻璃板能达到合适的温度。这些装置占据了设备总长度的大部分。半导体薄膜沉积过程中所达到的最高温度（500℃）与玻璃的稳定性匹配。自动沉积生产线总长度位165m。玻璃板（要成为组件）是通过传达系统自动运送的，整个过程不会有人的手接触，这些玻璃板每30个装成一盒，然后输运到相邻的大厅里的组装线上。第58页，共66页，2023年，2月20日，星期一组装生产线在组装生产线上，将衬底（一个衬底上的电池互连成若干组，一组通常称为“次组件”）镀上电极，封焊，以方便发电系统使用。工厂的这部分由以下步骤组成：封装玻璃的清洗（浮法玻璃）。将电极汇流条沉积在组件上。PV功能