Martin HeinrichKlaproth碲化镉薄膜太阳能电池
碲化镉薄膜太阳能电池简称CdTe电池,它是一种以p型CdTe和n型Cd的异质结为基础的薄膜太阳能电池。CdTe材料具有理想的禁带宽度,很高的光吸收率以及很高的转换效率。CdTe的禁带宽度一般为1.47eV,其光谱响应和太阳光谱非常匹配。另外,CdTe的吸收系数在可见光范围高达104cm-1以上,95%的光子可在1μm厚的吸收层内被吸收。而碲化镉薄膜太阳能电池的理论光电转换效率则可达28%。
第一个碲化镉薄膜太阳能电池是由RCA实验室在CdTe单晶上镀上In的合金制得的,其光电转换效率为2.1%。1982年,Kodak实验室用化学沉积法在P型的CdTe上制备一层超薄的CdS,制备了效率超过10%的异质结p-CdTe/n-CdS薄膜太阳能电池。这是现阶段碲化镉薄膜太阳能电池的原型。20世纪90年代初,碲化镉薄膜太阳能电池已实现了规模化生产,但市场发展缓慢,市场份额一直徘徊在1%左右。目前碲化镉薄膜太阳能电池在实验室中获得的最高光电转换效率已达到17.3%。
一般标准的碲化镉薄膜太阳能电池由五层结构组成:背电极、背接触层、CdTe吸收层、CdTe窗口层、TCO层,如图所示。目前的CdTe电池可以采用多种方法制备,近空间升华法、化学水浴沉积(CBD)、丝网印刷、溅射、蒸发等。一般的工业化和实验室都采用CBD的方法,这是因为CBD法的成本低和生成的CdS能够与TCO形成良好的致密连接。
由于镉具有一定的毒性,因此碲化镉薄膜太阳能电池的推广与使用受到了一定限制。[6-7]