CdTe薄膜太阳能电池背接触层Sb_2Te_3的研究

【摘要】在众多被开发和利用的新能源中，太阳能电池的应用成为最具发展潜力、发展最快的研究领域之一，是当今世界解决经济、环境和能源间矛盾的一个有效途径。总体来看，制备低成本、高效的薄膜太阳能电池是今后太阳能电池发展趋势。在薄膜太阳能电池领域中，CdTe薄膜太阳能电池由于其效率高、成本低、制备工艺简单和易于产业化等诸多优势而备受关注。在最近三十年成为薄膜太阳能电池研究领域的热点之一。但是，要制备出效率较高的CdTe薄膜太阳能电池，需要解决几项关键技术，背接触层问题就是其中一个。本文以Sb2Te3作为电池中的背接触层，首先，研究用电化学沉积法制备Sb2Te3薄膜的过程并对其进行表征；其次，研究了其欧姆接触特性；最后，将Sb2Te3背接触层应用到CdTe薄膜太阳能电池中，研究它对整个电池性能的影响，主要工作如下：（1）以Ni为基底，用电化学沉积的方法在其上生长Sb2Te3菜花状阵列薄膜，通过测试电解质溶液的循环伏安特性找到了沉积Sb2Te3菜花状阵列薄膜的最佳沉积电位。同样以Ni为基底，采用相同的制备方法，通过改变溶液中硝酸的摩尔浓度，在其表面制得Sb2Te3纳米麦穗阵列薄膜。研究了Sb2Te3菜花状阵列薄膜的欧姆接触特性，Sb2Te3/Ni的I-V特性曲线为过原点的直线，呈现出欧姆接触特性。（2）用电化学沉积的方法，在Sb2Te3菜花状阵列薄膜表面制备CdTe薄膜，厚度约为1.5μm，然后在CdTe薄膜表面用化学水浴沉积法制备CdS薄膜，厚度约为200nm，最后，在CdS薄膜的表面用热蒸发法制备SnO2薄膜。以Ni和SnO2分别为CdTe薄膜太阳能电池的正负电极，用导电银浆导出引线，得到完整的具有光伏效应的CdTe薄膜太阳能电池，并对其光电性质进行了研究，电池的短路电流Isc为3.58mA/cm2，开路电压Voc为0.39V，填充因子FF为22.42%，光电转换效率η为0.313%，受测面积为0.5cm2。相同条件下制备的无Sb2Te3背接触层的CdTe薄膜太阳能电池的短路电流Isc为1.76mA/cm2，开路电压Voc为0.37V，填充因子FF为22.88%，光电转换效率η为0.149%，受测面积为0.5cm2。通过对比可知，有Sb2Te3背接触层的CdTe薄膜太阳能电池的光电转换效率提高了很多，说明Sb2Te3是一种较好的CdTe薄膜太阳电池背接触材料。
【作者】张文娇；
【导师】杨海滨；
【作者基本信息】吉林大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】CdTe薄膜太阳能电池；背接触层；Sb2Te3；欧姆接触；电化学沉积；

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