不同沉积条件下ZnTe与ZnTe：Cu复合背接触层对CdTe太阳电池性能的影响.pdfVIP

计《量与灏斌技术 11年第38卷第2期 不同沉积条件下ZnTe与ZnTe：Cu复合背接触层 对 CdTe太阳电池性能的影响 TheEffectofDepositionParametersonZnTeandZnTe：CuThinFilm 钟永强 郑家贵 冯 良桓 王文武 贺剑雄 (国家光伏产品质量监督检测中心(筹)，四川 成都 610200；四川大学太阳能研究所，四川 成都 610064) 摘 要：制备高效的c 太阳电池，改善电池的背接触特性是一关键技术。背接触层中掺 Cu能够得到性能良好的电池， 但Cu在cdTe中进一步扩散， 会形成缺陷，造成cdTe太阳电池性能不稳定。因此，有必要系统研究Cu原子在薄膜中的存在状态，进而有效控制Cu的浓度 ；另一方面， 要获得 良好的 背接触层，必须制备出结构致密的ZnTe ZnTe：Cu多晶薄膜。研究了衬底温度及沉积速率的变化对ZnTe：Cu薄膜质量及电池性能的影响。在常温下 沉积ZnTe ，提高衬底温度沉积ZnTe：Cu对太阳能电池的影响明显，得到了转化效率达 10．28％的电池。 关键词：衬底温度；沉积速率；碲化镉太阳电池；x—ray光电子能谱 引言 率。但是 ZnTe：Cu与金属之间可能形成反向结，所 以 为了大规模生产 c el太阳电池，必须使P—cdTe和 ZnTe：Cu层必须相对较薄。另外，ZnTe：Cu中Cu扩散进 金属电极形成稳定的低欧姆接触。但是，要与CdTe形成 CdTe可能带来不利的影响，因此，在ZnTe：Cu层与 CdTc 欧姆接触有以下几点困难：1、根据Schottky理论，要想在 层之间引入一层本征的ZnTe，这样就形成 ZnTe／ZnTe：Cu P型半导体和金属间形成欧姆接触，半导体的功函数必 复合背接触层。ZnTe层能改进晶格失配，阻止背接触层 须低于金属的功函数，否则界面势垒会产生高的接触电 中掺杂原子或者背电极的金属原子向CdTe扩散，堵塞 阻。由于CdTe具有 5．5eV如此高的功函数，很难找到一 CdTe的漏 电通道，从而提高碲化镉太阳电池的光电转换 种这么高功函数的金属与它形成欧姆接触。2、CdTe表 效率和电池的稳定性。本实验采用共蒸发的方法获得 面费米能级的钉扎效应使其偏离 Mott—Schottky理论。 ZnTe／ZnTe：Cu背接触层。(如图1为本文采用的Cd1eI太 3,p—CdTe存在 自补偿效应，不易实现重掺杂，不能通过 阳电池剖面示意图) 量子隧道效应实现欧姆接触。在 CdTe和金属背电极之 间沉积过渡层可以实现 P型重掺杂的背接触层，从而使 Hi电极 ZnTe：Cu CuTe费米能级与背电极匹配，是获得欧姆接触的有效方 1’e 法。ZuTe、sb2 等被认为是CdTe太阳电池的背接触优 Cdre 选材料。D．Kraft等人用 sb2 作背接触层，获得稳定的 CdS T I℃O CdTe太阳电池。ZnTe是一种性能优异的Ⅱ～Ⅵ族二元 船 s 化合物半导体材料，直接带隙，带隙宽度为2．26eV，其禁 带宽度随着掺杂浓度不同而不同，一般掺铜的碲化锌其 禁带宽度随掺铜浓度不同，在 (2．15eV 2．21eV)之间变 图1 CdTe太阳电池剖面结构示意图 化。一般 Te薄膜为多晶P型半导体。ZnTe与CdTe的 1 实验方法