不同背接触CdTe薄膜太阳电池的稳定性研究

发布时间：2017-03-31 10:10

  本文关键词：不同背接触CdTe薄膜太阳电池的稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碲化镉(CdTe)是一种禁带宽度为1.45 eV的Ⅱ-ⅥI族直接带隙半导体,与太阳光谱的响应处在最理想的太阳光谱波段,而且CdTe薄膜具有高吸收系数、制造低成本等优点,与CdS形成异质结薄膜太阳电池,在光伏市场具有极大竞争力,受到广泛关注。然而CdTe薄膜太阳电池在光照、偏压、湿度、温度和气体氛围等因素的影响下,CdTe薄膜太阳电池性能会衰减。在CdTe电池中可能引起衰减的主要原因包括背电极的稳定性、背接触界面的稳定性以及PN结的稳定性等。CdTe薄膜太阳电池作为光伏市场上唯一能和晶硅太阳电池相抗衡的化合物薄膜太阳电池,研究其性能的稳定性至关重要。第一章,回顾了太阳电池的研发历史和背景,介绍了太阳电池的结构、原理和输出特性。最后概述了CdTe薄膜太阳电池的材料特性和制备工艺。第二章,研究了不同背接触CdTe太阳电池的稳定性。通过电流-电压(I-V)、电容-电压(C-V)、X射线衍射(XRD)等测试手段系统地研究了Au、Cu/Au、 MoOx/Mo三种背电极接触类型的CdTe薄膜太阳电池在经历40℃-100 ℃开路状态下老化实验前后的光电性能变化。分析发现,Cu/Au电池由于背接触Cu2-xTe的生成,电池光电性能和C-V特性最为稳定。Au电池则由于背接触富Te层氧化生成TeO2,载流子浓度、填充因子和转换效率均衰减严重。MoOx/Mo电池在老化实验初期非常稳定,后期在较高温度下由于MoOx过渡层失氧造成功函数降低以及富碲层发生氧化,使得电池光电性能衰减明显。本研究还应用“双二极管模型”对Au、MoOx/Mo两种背接触电池进行了亮态I-Ⅴ曲线拟合,说明背接触在老化过程中被氧化。第三章,不同背接触的CdTe太阳电池暗态升温C-V分析。对Au、Cu/Au、 MoOx/Mo三种背电极接触的CdTe薄膜太阳电池进行暗态升温电容-电压测试,分析了三种电池C-V曲线随温度的变化关系,得到了电池PN结载流子浓度、内建电压、耗尽区宽度等变化特性,进一步验证了Cu/Au电池中Cu在CdTe中的扩散,以及MoOx/Mo电池在较高温度下Te单质与MoOx薄膜发生反应。
【关键词】：碲化镉 薄膜太阳电池 背接触 器件稳定性 电容-电压测试
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4;TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-30
• 1.1 引言10-11
• 1.2 光伏发展历史11-12
• 1.3 太阳电池工作原理12-18
• 1.3.1 光生伏特效应12-14
• 1.3.2 太阳电池的输出特性14-16
• 1.3.3 串联电阻和并联电阻对太阳电池输出特性的影响16-18
• 1.4 太阳电池的分类18-21
• 1.5 碲化镉薄膜太阳电池21-25
• 1.6 本论文的研究工作25-26
• 参考文献26-30
• 第2章 不同背接触CdTe太阳电池的稳定性研究30-58
• 2.1 引言30-31
• 2.2 欧姆接触和肖特基接触31-33
• 2.3 CdTe薄膜太阳电池的制备33-36
• 2.3.1 CdS薄膜的制备33-34
• 2.3.2 CdTe薄膜的制备34-35
• 2.3.3 Au、Cu/Au、MoOx/Mo背电极的制备35-36
• 2.4 老化实验36-37
• 2.4.1 X射线衍射测试37
• 2.5 结果与分析37-51
• 2.5.1 Au背电极电池Ⅰ-Ⅴ分析37-39
• 2.5.2 Cu/Au背电极电池Ⅰ-Ⅴ分析39-40
• 2.5.3 Au背电极电池与Cu/Au背电极电池XRD分析对比40-41
• 2.5.4 MoOx/Mo背电极电池Ⅰ-Ⅴ分析41-42
• 2.5.5 Au背电极电池与MoOx/Mo背电极电池亮态Ⅰ-Ⅴ拟合分析42-48
• 2.5.6 三种电池性能衰减对比48-49
• 2.5.7 C-V分析49-51
• 2.6 本章小结51-52
• 参考文献52-58
• 第3章 不同背接触的CdTe太阳电池暗态升温C-V分析58-72
• 3.1 引言58-59
• 3.2 不同背电极的电池暗态升温C-V测试59-62
• 3.2.1 C-V测试原理59-61
• 3.2.2 CdTe薄膜太阳电池双二极管模型C-V分析61-62
• 3.3 不同背电极CdTe薄膜太阳电池的暗态升温C-V测试62
• 3.4 结果与分析62-69
• 3.5 本章小结69-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-74
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果74

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