一种基于ZnTe掺杂N和ZnTe掺杂Cu的背接触缓冲层的CdTe电池及其制备方法与流程

本发明涉及cdte电池，尤其涉及一种基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池及其制备方法。

背景技术：

1、碲化镉(cdte)发电玻璃是一种“一材多能”、绿色、节能、创能的能源型建筑材料，拥有发电能力强、温度系数低等特点，非常适合应用于分布式、构件化、集成化的绿色建筑。碲化镉发电玻璃在技术上被称为碲化镉薄膜太阳能电池，它由碲化镉光电材料覆盖普通玻璃制成，这种材料能将普通玻璃从绝缘体变成能够发电的太阳能电池。

2、目前与晶硅电池相比，cdte电池还存在效率低、衰减快的问题，其主要原因在于cdte材料功函数较高，由于肖特基势垒效应，cdte直接与金属电极接触会产生比较大的电阻，导致电池输出功率低。为解决这一问题，通常在cdte层中掺杂cu来削弱肖特基势垒，但是由于cdte材料本身的特性，无法实现重掺杂，对肖特基势垒的削弱作用不足，为此通常在cdte与金属电极之间插入一层能够实现重掺杂的背接触层，但是由于cu迁移能力较强，过量的cu会穿过背接触层沿着cdte晶粒边界向电池内部扩散，形成缺陷复合中心，导致电池快速衰减，为解决这一问题，需要对cu的掺杂量进行控制，通过一定方法减少cu向电池内部进一步扩散。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池及其制备方法。具体地，本发明提供了一种基于znte：n和znte：cu复合背接触缓冲层的cdte电池及其制备方法，通过调节n和cu的掺杂比例，可提升cdte电池发电效率，同时增强电池稳定性。

2、第一方面，本发明提供了一种基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，所述cdte电池包括发电玻璃结构，所述发电玻璃结构包括浮法玻璃层、透明导电层、发电层、背接触缓冲层和背电极层；

3、所述背接触缓冲层为为znte掺杂n和znte掺杂cu的复合层，所述n/cu比为1.80-2.40。

4、进一步地，所述复合层包括znte:n层和znte:cu层，所述znte:n层与所述发电层接触，所述znte:cu层与所述背电极层接触。

5、进一步地，所述复合层的厚度为18-42nm，所述znte:n层厚度为所述znte:cu层厚度的两倍以上。

6、进一步地，所述透明导电层的材料为选自fto透明导电膜、ito透明导电膜或azo透明导电膜中的任意一种；所述发电层的材料为cds/cdte或者cdsexte1-x，cds/cdte厚度为3-5μm；cdsexte1-x厚度为3-5μm，其中x为0.025-0.04；所述背电极层的材料为钼或镍。

7、进一步地，所述背接触缓冲层采用磁控溅射法结合快速热退火工艺和电注入工艺制备；

8、所述磁控溅射法的工艺参数包括：本底真空为10的-6次方数量级，溅射压强为10的-3次方数量级；znte:n层是采用氮气和氩气的混合气体溅射纯znte靶材制备的，通入工艺气体比例为0.05-0.15，总流量为300-600sccm；znte:cu层是采用氩气溅射cu掺杂的znte靶材制备的，通入工艺气体流量为300-600sccm；

9、所述快速热退火工艺的工艺参数包括：将通过磁控溅射法制得的发电玻璃加热到220-250摄氏度保持28分钟后快速降温至常温；

10、所述电注入工艺的工艺参数包括：将经快速热退火工艺后的发电玻璃在110摄氏度时，以5a的电流对cdte电池持续正向通电18分钟。

11、进一步地，所述cdte电池从受光面至上依次包括ar涂层钢化玻璃、第一pvb胶膜+丁基胶边缘密封层、所述发电玻璃结构、引汇流条、第二pvb胶膜+丁基胶边缘密封层和钢化玻璃。

12、进一步地，所述ar涂层钢化玻璃为表面涂覆有ar减反膜涂层的钢化玻璃，所述ar涂层钢化玻璃的透光率＞93％；

13、所述第一pvb胶膜+丁基胶边缘密封层的pvb胶膜将所述ar涂层钢化玻璃与所述浮法玻璃层粘接为一体，丁基胶边缘密封；

14、所述第二pvb胶膜+丁基胶边缘密封层的pvb胶膜将所述发电玻璃结构与所述钢化玻璃粘接为一体，丁基胶边缘密封。

15、第二方面，本发明提供了一种第一方面任一项所述的基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

16、所述制备方法包括以下步骤：

17、采用pvb胶膜将ar涂层钢化玻璃和所述浮法玻璃层粘接为一体，且边缘采用丁基胶密封；

18、在所述浮法玻璃层依次生长不同材料的膜层，形成所述发电玻璃结构；

19、采用pvb胶膜将所述电玻璃结构与所述钢化玻璃粘接为一体，且边缘采用丁基胶进行密封，得到所述cdte电池；

20、在所述浮法玻璃层依次生长不同材料的膜层的方法包括磁控溅射法、化学气相沉积法和近空间升华法中的至少一种。

21、本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

22、本发明实施例提供了一种基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，在现有cdte电池的结构基础上，本发明通过通过调节n和cu的掺杂比例，制备一种n、cu按照一定化学计量比的共掺杂的znte背接触层材料，通过减少cu的掺杂比例，增加n的掺杂比例以兼顾cdte电池输出功率和寿命。具体来说：

23、1)通过磁控溅射法实现各层膜厚和掺杂比例的精确控制，制备出不同n/cu比的背接触层，便于后续对比实验，选择最优的znte:n和znte:cu膜厚。

24、2)通过快速热退火和电注入的方法进一步促进znte：n和znte：cu的相互扩散和对znte的重掺杂，在减小cu掺杂量的情况下也能保证cdte电池较高的输出功率。

25、3)通过调节znte:n和znte:cu膜厚比例，减小了cu的掺杂量，提升了cdte电池寿命。

技术特征：

1.一种基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，其特征在于，所述cdte电池包括发电玻璃结构，所述发电玻璃结构包括浮法玻璃层、透明导电层、发电层、背接触缓冲层和背电极层；

2.根据权利要求1所述的基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，其特征在于，所述复合层包括znte:n层和znte:cu层，所述znte:n层与所述发电层接触，所述znte:cu层与所述背电极层接触。

3.根据权利要求2所述的基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，其特征在于，所述复合层的厚度为18-42nm，所述znte:n层厚度为所述znte:cu层厚度的两倍以上。

4.根据权利要求1所述的基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，其特征在于，所述透明导电层的材料为选自fto透明导电膜、ito透明导电膜或azo透明导电膜中的任意一种；所述发电层的材料为cds/cdte或者cdsexte1-x，cds/cdte厚度为3-5μm；cdsexte1-x厚度为3-5μm，其中x为0.025-0.04；所述背电极层的材料为钼或镍。

5.根据权利要求1所述的基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，其特征在于，所述背接触缓冲层采用磁控溅射法结合快速热退火工艺和电注入工艺制备；

6.根据权利要求1～5任一项所述的基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，其特征在于，所述cdte电池从受光面至上依次包括ar涂层钢化玻璃、第一pvb胶膜+丁基胶边缘密封层、所述发电玻璃结构、引汇流条、第二pvb胶膜+丁基胶边缘密封层和钢化玻璃。

7.根据权利要求6所述的基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池，其特征在于，所述ar涂层钢化玻璃为表面涂覆有ar减反膜涂层的钢化玻璃，所述ar涂层钢化玻璃的透光率＞93％；

8.一种权利要求1～7任一项所述的基于znte掺杂n和znte掺杂cu的背接触缓冲层的cdte电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种基于ZnTe掺杂N和ZnTe掺杂Cu的背接触缓冲层的CdTe电池及其制备方法，涉及CdTe电池技术领域，所述CdTe电池包括发电玻璃结构，所述发电玻璃结构包括浮法玻璃层、透明导电层、发电层、背接触缓冲层和背电极层；所述背接触缓冲层为为ZnTe掺杂N和ZnTe掺杂Cu的复合层，所述N/Cu比为1.80‑2.40。在现有CdTe电池的结构基础上，本发明通过通过调节N和Cu的掺杂比例，制备一种N、Cu按照一定化学计量比的共掺杂的ZnTe背接触层材料，通过减少Cu的掺杂比例，增加N的掺杂比例以兼顾CdTe电池输出功率和寿命。技术研发人员：郭秀斌,吴一民,邵传兵受保护的技术使用者：邯郸中建材光电材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20