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在光伏产业中,CdTe是最具有经济效益与前景的太阳能电池半导体材料之一。CdTe是一种直接带隙半导体,禁带宽度为1.45 eV,对太阳光谱的响应处在较理想的光谱波段,对可见光的吸收系数高达105 cm-1,只需要约2微米的厚度就可以吸收入射光中99%的能量高于其禁带宽度的光子,材料消耗极少。单结CdTe薄膜太阳电池的理论光电转换效率高达29%。目前,小面积CdTe太阳电池的最高转换效率为22.1%,电池组件的最高转换效率为18.6%。然而,由于CdTe材料本身特性的限制和对器件物理机制理解的匮乏,制备高效稳定的CdTe太阳电池仍然存在很多问题需要解决,如:CdTe薄膜中较低的载流子浓度,P型CdTe半导体较高的功函数,高质量P-N结的制备工艺,CdS窗口层中光子的吸收损耗,掺杂对CdTe太阳电池稳定性的影响等。本论文主要研究高效率CdTe薄膜太阳电池的制备及相关问题。第一章,主要介绍了太阳电池的发展背景和历史,阐述了太阳电池的结构、原理和输出特性。总结了 CdTe电池的制备工艺,并对CdS、CdTe材料物理性能进行了研究。第二章,讨论了高转换效率CdTe薄膜太阳电池的制备步骤。CdTe薄膜电池的结构为Glass/SnO2:F/N-CdS/P-CdTe/Cu-Au。CdS窗口层通过化学水浴法制备,CdTe通过近空间升华法制备。为制备出高质量的P-N结,对CdS层进行热处理时,通过调节气氛,提高了 CdS的结晶程度,减少了 CdS表面的过度氧化,促进了 CdS/CdTe界面处互扩散。第三章,基于金属氧化物CuO作为CdTe薄膜电池背接触电极的制备研究。在CdTe电池制备中,背接触层要具备低电阻率、高功函数、热稳定等特征。CuO作为CdTe电池背电极缓冲层有效降低了 CuO/CdTe界面处的接触势垒,电池效率可达12.2%。同时,包含CuO缓冲层的Cu/CuO/metal背接触结构可以大大减少Cu的用量,减少背电极中杂质元素向CdTe中的扩散,提高了电池的稳定性。第四章,基于碳纳米纤维(CNFs)作为CdTe薄膜电池背接触电极的制备研究。CNFs具有优越的电学与光电性能。X射线光电子能谱(XPS)测量结果表明,CNFs能显著降低CNF/CdTe界面处的接触势垒。包含CNFs缓冲层的Cu/CNFs/metal背接触结构可以大大减少Cu的用量,减少背电极中Cu元素向CdTe中的扩散,提高了电池的稳定性。同时,电池效率可达11.3%。第五章,超薄CdTe太阳电池的制备与研究。电池结构为FTO/CdS/CdTe/TMO/Metal。TMO为过度金属氧化物。CdTe吸收层厚度控制在0.5-1 um之间,实验结果表明CdTe为1μm厚度时,电池效率已稳定可靠。在制备高质量超薄CdTe层过程中,CdC12热处理过程起着重要作用。同时,研究了不同金属氧化物(V205、NiO、CuO)作为电池背电极缓冲层对电池性能的影响,其中具有CuO背电极结构的电池效率可达6.84%。金属氧化物作为超薄CdTe太阳电池背接触缓冲层能有效提高电池稳定型。第六章,对本论文进行了概括总结,对CdTe薄膜太阳电池的前景进行了展望。