單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池課件

1、第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P1Chapter 7化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 7-1化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池的發(fā)展及其演進(jìn)7-2化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)及其特性7-3化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池的製程技術(shù) 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P2內(nèi)容大綱本章節(jié)將討論以及探討的內(nèi)容，主要是：化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池的發(fā)展及其演進(jìn)化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)及其特性化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池的製程技術(shù) 210第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P37-1化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池的發(fā)展及

2、其演進(jìn)在薄膜型太陽(yáng)能電池方面，矽系列或矽基 (Si-Based) 薄膜型太陽(yáng)能電池之外，碲化鎘系列或碲化鎘基 (CdTe-Based) 太陽(yáng)能電池，亦是眾多種類薄膜型太陽(yáng)能電池中的一種，它亦是薄膜型太陽(yáng)能電池之中，發(fā)展歷史最長(zhǎng)久的。1956年美國(guó)RCA公司發(fā)展出碲化鎘基太陽(yáng)能電池,1963年Cusano博士，使用碲化鎘 (CdTe) 以及碲化銅 (Cu2Te) 製作出異質(zhì)接面型太陽(yáng)能電池元件，1979年法國(guó)的CNRS公司使用氣相傳輸沉積法 (Vapor Transport Deposition, VTD) 在n型晶片基板表面 ，沉積p型碲化鎘薄膜而製作出轉(zhuǎn)換效率為7.0% 左右的太陽(yáng)能電池。

3、210第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P47-2 化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)及其特性 以鎘為系列之薄膜型太陽(yáng)能電池的種類：碲化鎘 (CdTe) / 硫化鎘 (CdS)硫化鎘 (CdS) / 硫化亞銅 (Cu2S)鋅鎘硫化物 (ZnxCd1xS) 211第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P5硫化鎘的存在是以兩種不同的礦物質(zhì)，一為硫鎘礦 (Greenockite)，而另一為方硫鎘礦 (Hawleyite)。在硫鎘礦方面，它是一種六方晶體 (Hexagonal) 的纖鋅礦 (Wurzite) 晶體結(jié)構(gòu)；而在方硫鎘礦方面，它則是一種閃鋅礦 (Sphalerite/Z

4、inc Blende) 晶體結(jié)構(gòu)，而硫化鎘的晶格常數(shù)為0.586 nm，如圖7-1所示的。212圖7-1硫化鎘的晶體結(jié)構(gòu)示意圖 7-2-1 硫化鎘 (CdS) 以及碲化鎘 (CdTe) 半導(dǎo)體材料的基本特性第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P6在室溫狀態(tài)之下，碲化鎘的晶體結(jié)構(gòu)是閃鋅礦結(jié)構(gòu)，而其晶格常數(shù)為0.648 nm，如圖7-2所示 213圖7-2碲化鎘的晶體結(jié)構(gòu)示意圖 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P77-2-2 硫化鎘 (CdS) 以及碲化鎘 (CdTe) 太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)及其特性 以鎘為系列之薄膜型太陽(yáng)能電池的元件結(jié)構(gòu)：表板結(jié)構(gòu)型 (Superstrate St

5、ructure) 基板結(jié)構(gòu)型 (Substrate Structure) 如圖7-3(a) 以及 (b) 所示 213第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P8214圖7-3表板結(jié)構(gòu)型的 (a) 以及基板結(jié)構(gòu)型的 (b) 鎘系列薄膜型太陽(yáng)能電池 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P9事實(shí)上，碲化鎘基薄膜型太陽(yáng)能電池的種類：有p-n同質(zhì)接面型的p-n異質(zhì)接面型的等兩種太陽(yáng)能電池，如圖7-4所示的 215圖7-4p-n同質(zhì)接面型的 (a) 以及p-n異質(zhì)接面型的 (b) 碲化鎘基薄膜型太陽(yáng)能電池 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P10就碲化鎘 (Cadmium Telluri

6、de, CdTe) 以及硫化鎘 (Cadmium Sulfide, CdS) 太陽(yáng)能電池而言，其元件結(jié)構(gòu)的排列，分別地為：玻璃基板 (Glass Substrate)透明導(dǎo)電膜 (Transparent Conductive Oxide Film)前面接觸電極及碲化鎘 (Front Contact Electrode and CdTe)硫化鎘 (CdS)背面或裏面接觸電極 (Back Contact Electrode) 等不同厚度的薄膜層其基本的元件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7-5所示的 214第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P11215圖7-5碲化鎘 / 硫化鎘太陽(yáng)能電池的基本元件結(jié)構(gòu)示意

7、圖 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P127-3-1 硫化鎘 (CdS) 以及碲化鎘 (CdTe) 太陽(yáng)能電池的製程技術(shù) .218圖7-6表板結(jié)構(gòu)型的太陽(yáng)能電池元件製作的整個(gè)流程示意圖 用於製作太陽(yáng)能電池的玻璃基板材料，其標(biāo)準(zhǔn)的厚度是2.04.0 mm左右第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P13219碲化鎘 (CdTe) 薄膜層的主要製程技術(shù)種類，如下所述的；以碲化鎘為系列之薄膜型太陽(yáng)能電池的製程技術(shù)，分別地有：電鍍沉積法 (Electro-Deposition, ED)密閉空間式的昇華法 (Closed-Space Sublimation, CSS)網(wǎng)版印刷法 (Scree

8、n Printing, SP)噴霧沉積法 (Spray Deposition, SD)氣相傳輸沉積法 (Vapor Transport Deposition, VTD)有機(jī)金屬化學(xué)沉積法 (Metallic Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)濺鍍法 (Sputtering) 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P14220圖7-7碲化鎘 / 硫化鎘太陽(yáng)能電池的代表性製程設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)易的示意圖 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P15220圖7-7碲化鎘 / 硫化鎘太陽(yáng)能電池的代表性製程設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)易的示意圖 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P16220圖7-7碲化鎘 / 硫化鎘太陽(yáng)能電池的代表性製程設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)易的示意圖 第七章化合物半導(dǎo)體II-VI族太陽(yáng)能電池 P177-3-2 硫化鎘 (CdS) 以及碲化鎘 (CdTe) 太陽(yáng)能電池的模組技術(shù) .223在硫化鎘 (CdS) 以及碲化鎘 (CdTe) 太陽(yáng)能電池方面，其模組的組合方式：串接式 (In-Series Connection) 並接式 (In-Parallel Connecti