[01171269]高效率CdTe太阳电池新结构背接触物理与器件研究

CdTe薄膜太阳电池是目前光伏市场上能和晶硅太阳电池相抗衡的化合物薄膜太阳电池,具有较大的成本优势,极具研究价值和市场潜力。从2011到2016年,CdTe太阳电池的实验室最高转换效率和组件的最高转换效率快速提升,相关研究进展被称为是CdTe薄膜太阳电池制备技术的“第四次飞跃”,受到科研界和产业界的广泛关注。尽管CdTe太阳电池已经产业化,但受到CdTe自身材料性质的限制,稳定低阻的背接触制备一直未能得到有效解决,主要源自以下两方面因素：一方面,CdTe的功函数高达5.7 eV,高于所有金属材料的功函数,根据金属-半导体接触理论,p型CdTe很难与金属电极直接接触形成低电阻的欧姆背接触;另一方面,CdTe由于自补偿效应而很难实现p型重掺杂,使得CdTe的载流子浓度偏低（~1014/cm3）,背接触肖特基结区较宽,不能通过隧穿输运实现欧姆背接触。过渡金属氧化物具有较大的功函数范围（3.5-7.0 eV）和丰富的价态、价电子层构型,为稳定低阻背接触制备提供了新的解决路径。本研究围绕不同背接触结构的界面特性及其对CdTe太阳电池器件性能的影响机制开展研究,扩展研究体系并实现了不同背接触结构界面特性的有效对比,深化了对不同背接触结构特性的机理性认识。在研究内容及成果方面：1,基于反应共溅射方法制备高功函过渡金属氧化物背接触结构太阳电池,电池转换效率超过14%,器件表现出优异的稳定性;2,基于共蒸发方法制备ZnTe基背接触结构,并研究其性能激活与缺陷钝化机制,获得15.8%的电池转换效率;3,基于宽光谱响应电池结构设计,有效拓宽了电池的光谱响应,获得了转换效率为17%的CdTe薄膜太阳电池,并经过国家光伏产业计量测试中心的检测认证（编号：（MLY）Q3/18-000002）;4,以第一作者或通讯作者,发表SCI论文4篇,其中SCI一区（Top）论文3篇,SCI二区论文1篇,申请发明专利4项,授权发明专利2项（ZL 201710568784.1,ZL 201710568781.8）;培养硕士研究生3名。