專利名稱：鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法以及鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碲化鎘(CdTe)及其薄膜太陽能電池的制備，特別涉及一種鹵素?fù)诫s締化鎘的制備方法、一種齒素?fù)诫s締化鎘薄膜太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
I1-VI族半導(dǎo)體材料CdTe，其禁帶寬度為1.46eV，為直接躍遷型，與太陽光譜匹配較好，是構(gòu)造光伏電池良好的吸收體材料，也是性能優(yōu)良的各種光敏器件及可見顯示系統(tǒng)的材料。CdTe被應(yīng)用于LEDs、光子學(xué)材料、生物標(biāo)記、光譜分析、CO2激光器的Q調(diào)制、紅外調(diào)制器、HgxCdhTe襯底、紅外窗場致發(fā)光器件、紅外探測、X射線探測、核放射性探測器、接近可見光區(qū)的發(fā)光器件等。由于CdTe具有較低濃度的Cd空位而顯示弱的P型電導(dǎo)，其本征電導(dǎo)率很小，改善CdTe的導(dǎo)電性能主要是通過對其進(jìn)行摻雜。目前，關(guān)于鹵素?fù)诫sCdTe材料的研究報(bào)道很少，適量摻雜鹵素可以改善碲化鎘的結(jié)晶性能，減少缺陷濃度、增加載流子濃度、提高其電學(xué)和光學(xué)性能。同時(shí)鹵素的存在可以促進(jìn)CdTe晶粒生長，進(jìn)一步改善其結(jié)構(gòu)、形貌和性能。于2005年6月I日公開的中國發(fā)明專利公開號CN1623014A公開了一種CdTe單晶和CdTe多晶及其制備方法，其中將6N鎘和6N碲以及4N或以上的氯化鎘裝入PBN(熱解氮化硼:Pyrolytic Boron Nitride)容器中，外加一個(gè)容器進(jìn)行抽真空密封。將此雙層密封容器放入高壓容器中，當(dāng)高壓容器的溫度超過碲的熔點(diǎn)或容器溫度急劇上升時(shí)，降低供電量，當(dāng)溫度開始緩慢降下時(shí)，加熱至1100 1130°C保持I小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫。在加熱過程中向高壓容器內(nèi)(雙層密封容器外)通入不同壓力的N2，保持雙層密封容器內(nèi)部產(chǎn)生的壓力與外部施加的壓力恒定。得到了摻氯多晶碲化鎘，以得到的多晶碲化鎘為原料制備單晶碲化鎘。該方法對原料和設(shè)備要求高，需要反復(fù)改變壓強(qiáng)，工藝復(fù)雜，成本高，不易控制摻氯濃度。于2011年8月3日公布的中國發(fā)明專利公布號CN102142481A公開了一種碲化鎘的P型摻雜方法，其中采用液態(tài)或氣態(tài)的碲化鎘和鹵素經(jīng)過功能化處理后，在300 500°C下進(jìn)行退火處理l-60min。得到的樣品均勻性差，工藝復(fù)雜，設(shè)備要求較高，容易造成污染。此外，制備鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽電池通常是在玻璃底板上沉積η型CdS層，CdS層的上沿再沉積P型CdTe層，采用溶液滲透、鹵化鎘源蒸發(fā)、超聲霧化等方式將鹵化鎘溶液覆蓋于CdTe表面，然后進(jìn)行高溫處理得到鹵素?fù)诫s碲化鎘層。再在CdTe上沿接合背面電極層，形成太陽電池結(jié)構(gòu)。此方法沉積鹵化鎘存在均勻性差，設(shè)備要求高，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長,生產(chǎn)成本高,安全性低,對操作人員和環(huán)境會產(chǎn)生危害。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的一個(gè)目的在于提供一種鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，解決現(xiàn)有制備方法中存在的對原料和/或設(shè)備要求高、工藝復(fù)雜、成本高、不易控制鹵素?fù)诫s濃度等技術(shù)問題。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種薄膜太陽電池的制備方法，解決現(xiàn)有制備方法中存在的鹵化鎘均勻性差、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、安全性低，對操作人員和環(huán)境會產(chǎn)生危害等技術(shù)問題。為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，在本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，所述鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法包括步驟:將5N鎘與5N碲按照第一規(guī)定質(zhì)量比稱料裝入反應(yīng)器中，以得到鎘碲混合物，所述第一規(guī)定質(zhì)量比是所述5N鎘與所述5N碲之間的質(zhì)量比；向所述反應(yīng)器中按照第二規(guī)定質(zhì)量比加入4N或以上的鹵化鎘，所述第二規(guī)定質(zhì)量比是所述鹵化鎘與所述鎘碲混合物之間的質(zhì)量比；將所述反應(yīng)器進(jìn)行抽真空至規(guī)定真空度并密封；將密封的所述反應(yīng)器放入一加熱器內(nèi)，進(jìn)行升溫處理；以及對升溫處理后的密封的所述反應(yīng)器進(jìn)行冷卻處理。為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，在本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供一種鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，所述鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法包括步驟:在SnO2 = F玻璃上沉積N型CdS層；在所述N型CdS層上沉積P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層，其中所述P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層中的鹵素?fù)诫s碲化鎘根據(jù)本發(fā)明的上述第一方面所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法來獲得；利用蒸發(fā)源ZnTe和蒸發(fā)源Cu在所述P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層上沉積形成背接觸層；以及在所述背接觸層上沉積背面電極層。為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，在本發(fā)明的第三個(gè)面，本發(fā)明提供一種鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池，包括:Sn02:F玻璃層小型CdS層，設(shè)置于所述SnO2 = F玻璃層上；P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層，設(shè)置于所述CdS層上，所述P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層中的P型鹵素?fù)诫s碲化鎘依據(jù)本發(fā)明第一方面所述的齒素?fù)诫s碲化鎘的制備方法來獲得；背接觸層，設(shè)置于所述P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層上；以及背面電極層；設(shè)置于所述背接觸層上。本發(fā)明的有益效果如下。與現(xiàn)有技術(shù)CN1623014A相比，本發(fā)明所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法不使用PBN坩堝和高壓設(shè)備，對設(shè)備要求大大降低；不使用氮?dú)?，不需調(diào)節(jié)反應(yīng)容器外部壓強(qiáng)、操作簡單，安全性高，節(jié)約成本；加熱過程容易控制，反應(yīng)充分，合成速度快；可根據(jù)需要摻雜，鹵素的含量接近化學(xué)配比，沒有碲沉積相。與現(xiàn)有技術(shù)CN102142481A相比，本發(fā)明所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法采用固態(tài)反應(yīng)物，避免了液態(tài)和氣態(tài)反應(yīng)物的原料制備、運(yùn)輸、操作過程中難以控制，對原料要求低、設(shè)備的要求高問題；得到的樣品中氯分布均勻，產(chǎn)量高，反應(yīng)過程容易控制，反應(yīng)步驟較簡單，操作安全，有利于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的采用本發(fā)明第一方面得到的鹵素?fù)诫s碲化鎘的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，簡化了現(xiàn)有太陽電池工藝中摻雜鹵素、腐蝕和清洗等步驟，減少了操作過程和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，鹵素含量可以根據(jù)需要進(jìn)行控制，對于提高生產(chǎn)效率、減小生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本、保證材料的純度有一定的指導(dǎo)意義，可用于大規(guī)模生產(chǎn)，不會對環(huán)境造成污染和危害操作人員的健康。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明第三方面獲得的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池也具有與本發(fā)明第二方面相同的有益效果。


圖1為本發(fā)明的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法的流程圖；圖3為本發(fā)明的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下:11 玻璃層12Sn02:F 層13N 型 CdS 層14P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層15背接觸層151ZnTe層152ZnTe:Cu層16背面電極層S1、S2、S3、S4、S5 步驟 S10、S20、S30、S40 步驟
具體實(shí)施方式
·下面結(jié)合附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法、鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池及其制備方法。以下將分三個(gè)方面進(jìn)行說明。第一方面-齒素?fù)诫s締化鎘的制備方法第一，說明根據(jù)本發(fā)明的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法包括步驟:將5N鎘與5N碲按照第一規(guī)定質(zhì)量比稱料裝入反應(yīng)器中，以得到鎘碲混合物(步驟Si)，其中，所述第一規(guī)定質(zhì)量比是所述5N鎘與所述5N碲之間的質(zhì)量比；向所述反應(yīng)器中按照第二規(guī)定質(zhì)量比加入4N或以上的鹵化鎘(步驟S2)，所述第二規(guī)定質(zhì)量比是所述鹵化鎘與所述鎘碲混合物之間的質(zhì)量比；將所述反應(yīng)器進(jìn)行抽真空至規(guī)定真空度并密封(步驟S3);將密封的所述反應(yīng)器放入一加熱器內(nèi)，進(jìn)行升溫處理(步驟S4);以及對升溫處理后的密封的所述反應(yīng)器進(jìn)行冷卻處理(步驟S5)。在步驟SI中，優(yōu)選地，所述第一規(guī)定質(zhì)量比是1:1 1.15。在步驟SI中，所述反應(yīng)器可為石英管。在步驟S2中，優(yōu)選地,所述第二規(guī)定質(zhì)量比是0.01 200mg/kg。在步驟S2中，所述鹵化鎘可選自氟化鎘、氯化鎘、溴化鎘和碘化鎘中的任一種。在步驟S3中，優(yōu)選地，所述規(guī)定真空度為10_2 10_5Pa。在步驟S4中，優(yōu)選地，在將密封的所述反應(yīng)器放入加熱器內(nèi)之前，所述加熱器被升溫至第一規(guī)定溫度，所述第一規(guī)定溫度在所述鎘的熔點(diǎn)以下；且所述升溫處理包括步驟:在將密封的所述反應(yīng)器放入所述加熱器內(nèi)后，在所述第一規(guī)定溫度下保溫第一規(guī)定時(shí)間；之后，以第一升溫速率升溫至第二規(guī)定溫度，保溫第二規(guī)定時(shí)間，所述第二規(guī)定溫度在所述碲的熔點(diǎn)以上；以及之后，以第二升溫速率升溫至第三規(guī)定溫度，保溫第三規(guī)定時(shí)間，其中所述第二升溫速率低于所述第一升溫速率，所述第三規(guī)定溫度在所述鹵化鎘的熔點(diǎn)以上。更優(yōu)選地，所述第一規(guī)定溫度為100 300°C，所述第一規(guī)定時(shí)間為10 30min ;所述第一升溫速率為12 15°C /min，所述第二規(guī)定溫度為700 900°C，所述第二規(guī)定時(shí)間為8 30min ;所述第二升溫速率為I 5°C /min，所述第三規(guī)定溫度為1092 1200°C，所述第三規(guī)定時(shí)間為10 18min。當(dāng)然在替代方式中，在本發(fā)明中的在將密封的所述反應(yīng)器放入加熱器內(nèi)之前所述加熱器被升溫至第一規(guī)定溫度以及在將密封的所述反應(yīng)器放入所述加熱器內(nèi)后在所述第一規(guī)定溫度下保溫第一規(guī)定時(shí)間可以替代為:將密封的所述反應(yīng)器放入所述加熱器內(nèi)后按照規(guī)定速率升溫至第一規(guī)定溫度，保溫第一規(guī)定時(shí)間。在步驟S5中，所述冷卻處理可采用多種方式。第一種方式是:將所述反應(yīng)器整體從所述加熱器內(nèi)直接取出，使所述反應(yīng)器進(jìn)行室溫冷卻。第二種方式是:將所述反應(yīng)器的溫度以預(yù)定冷卻速率降至預(yù)定溫度，保溫預(yù)定時(shí)間；之后將所述反應(yīng)器從所述加熱器內(nèi)直接取出，使所述反應(yīng)器進(jìn)行室溫冷卻。在所述第二種方式下，優(yōu)選地，所述預(yù)定冷卻速率為
0.1 20°C /min，所述預(yù)定溫度為900 1080°C，所述預(yù)定時(shí)間為10 360min。第三種方式是:以規(guī)定運(yùn)動(dòng)速度將所述反應(yīng)器從所述加熱器內(nèi)取出，使所述反應(yīng)器進(jìn)行室溫冷卻。在第三種方式下，優(yōu)選地，所述規(guī)定運(yùn)動(dòng)速度為I 20mm/h。第二，給出根據(jù)本發(fā)明的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法的實(shí)施例。其中，在以下實(shí)施例中，合成轉(zhuǎn)化率為反應(yīng)后目標(biāo)產(chǎn)物的質(zhì)量與反應(yīng)前原料總質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示。實(shí)施例1(I)首先，將5N鎘與5N碲按1:1的質(zhì)量比稱料500g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照氯化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為15mg/kg向上述反應(yīng)器中加入4N氯化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至KT2Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至200°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫IOmin后，以升溫速率13°C /min升溫至700°C，保溫15min，然后以升溫速率3°C /min升溫至1150°C，保溫 IOmin ；(5)冷卻過程如下:以lmm/h的速度將反應(yīng)器從上述加熱器中取出，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.2%實(shí)施例2(I)首先，將5N鎘與5N碲按1: 1.13的質(zhì)量比稱料450g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照氯化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為50mg/kg向上述反應(yīng)器中加入5N氯化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至KT2Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至200°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫30min后，以升溫速率13°C /min升溫至800°C，保溫30min，然后以升溫速率5°C /min升溫至1200。。，保溫 IOmin ；(5)冷卻過程如下:將裝料反應(yīng)器整體從加熱器直接取出，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%。實(shí)施例3(I)首先，將5N鎘與5N碲按1: 1.15的質(zhì)量比稱料600g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照氯化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為200mg/kg向上述反應(yīng)器中加入4.5N氯化鋪；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至KT3Pa并密封；
(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至300°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫30min后，以升溫速率12°C /min升溫至800°C，保溫30min，然后以升溫速率5°C /min升溫至1200。。，保溫 13min ；(5)冷卻過程如下:以20mm/h的速度將反應(yīng)器從上述加熱器中取出，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到96.7%。實(shí)施例4(I)首先，將5N鎘與5N碲按1: 1.15的質(zhì)量比稱料550g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照氯化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為15mg/kg向上述反應(yīng)器中加入4.5N氯化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至10_5Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至100°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫20min后，以升溫速率15°C /min升溫至700°C，保溫15min，然后以升溫速率3°C /min升溫至1092 °C，保溫 18min ；(5)冷卻過程如下:冷卻過程為將裝料反應(yīng)器的溫度以0.10C /min的冷卻速率降至1080°C保溫IOmin后，將該反應(yīng)器從上述加熱器直接取出，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.4%。實(shí)施例5(I)首先，將5N鎘與5N碲按1: 1.12的質(zhì)量比稱料620g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照氯化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為0.01mg/kg向上述反應(yīng)器中加入5N氯化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至10_5Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至100°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫20min后，以升溫速率15°C /min升溫至900°C，保溫8min，然后以升溫速率1°C /min升溫至1092 °C，保溫 18min ；(5)冷卻過程如下:冷卻過程為將裝料反應(yīng)器的溫度以5°C /min的冷卻速率降至950°C保溫ISOmin后，將該反應(yīng)器從上述加熱器直接取出，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.2%。實(shí)施例6(I)首先，將5N鎘與5N碲按1:1的質(zhì)量比稱料600g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照氯化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為25mg/kg向上述反應(yīng)器中加入5N氯化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至10_3Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至250°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫IOmin后，以升溫速率12 °C /min升溫至900°C，保溫8min，然后以升溫速率4°C /min升溫至1100。。，保溫 12min ；
(5)冷卻過程如下:冷卻過程為將裝料反應(yīng)器的溫度以20°C /min的冷卻速率降至900°C保溫360min后，將該反應(yīng)器從上述加熱器直接取出，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.8%。實(shí)施例7(I)首先，將5N鎘與5N碲按1: 1.12的質(zhì)量比稱料650g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照氯化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為15mg/kg向上述反應(yīng)器中加入4.5N氯化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至10_4Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至300°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫15min后，以升溫速率12°C /min升溫至850°C，保溫20min，然后以升溫速率2°C /min升溫至1200。。，保溫 15min ；(5)冷卻過程如下:將裝料反應(yīng)器整體從加熱器直接降下，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到96.1%。實(shí)施例8(I)首先，將5N鎘與5N碲按1:1的質(zhì)量比稱料600g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照氟化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為25mg/kg向上述反應(yīng)器中加入4N氟化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至10_3Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至250°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫IOmin后，以升溫速率12°C /min升溫至900°C，保溫8min，然后以升溫速率4°C /min升溫至1150°C，保溫 12min ；(5)冷卻過程如下:將裝料反應(yīng)器整體從加熱器直接降下，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.4%。實(shí)施例9(I)首先，將5N鎘與5N碲按1:1的質(zhì)量比稱料600g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照溴化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為25mg/kg向上述反應(yīng)器中加入4N溴化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至10_3Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至250°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫IOmin后，以升溫速率12 °C /min升溫至900°C，保溫8min，然后以升溫速率4°C /min升溫至1100。。，保溫 12min ；(5)冷卻過程如下:以15mm/h的速度將反應(yīng)器從上述加熱器中取出，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.6%。實(shí)施例10(I)首先，將5N鎘與5N碲按1:1的質(zhì)量比稱料600g裝入反應(yīng)器得到鎘碲混合物；(2)按照碘化鎘與鎘碲混合物的質(zhì)量比為25mg/kg向上述反應(yīng)器中加入4N碘化鎘；(3)對上述裝料后的反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使其真空度至10_3Pa并密封；(4)加熱過程如下:當(dāng)加熱器升溫至250°C，將密封好的反應(yīng)器放入，保溫IOmin后，以升溫速率12 °C /min升溫至900°C，保溫8min，然后以升溫速率4°C /min升溫至1100。。，保溫 12min ；(5)冷卻過程如下:將裝料反應(yīng)器整體從加熱器直接降下，進(jìn)行室溫冷卻；(6)從反應(yīng)器取出樣品，稱量后得到樣品的合成轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.3%。在實(shí)施例1-10中，從合成轉(zhuǎn)化率看，根據(jù)本發(fā)明所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方
法合成率高。第三，給出鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法的實(shí)施例的測試結(jié)果。為了對本發(fā)明的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法的效果進(jìn)行驗(yàn)證，以上述10個(gè)實(shí)施例中的部分產(chǎn)品為樣本進(jìn)行有關(guān)雜質(zhì)含量分析。表I是上述實(shí)施例中的部分實(shí)施例得到的鹵素?fù)诫s碲化鎘的除氯外其他雜質(zhì)含量(單位mg/kg)。從數(shù)據(jù)可知，得到的化合物純度高，雜質(zhì)含量低。表2是實(shí)施例7得到的鹵素?fù)诫s碲化鎘中的氯和碲在不同位置的含量，其中，得到的鹵素?fù)诫s碲化鎘為 柱狀。從分析結(jié)果可知，氯和碲元素在化合物中分布均勻，成分與化學(xué)配比接近，即很成功地完成了氯元素的摻雜。表I部分實(shí)施例得到的鹵素?fù)诫s碲化鎘的雜質(zhì)含量(除氯外)(單位mg/kg)
權(quán)利要求
1.一種鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法包括步驟: 將5N鎘與5N碲按照第一規(guī)定質(zhì)量比稱料裝入反應(yīng)器中，以得到鎘碲混合物，所述第一規(guī)定質(zhì)量比是所述5N鎘與所述5N締之間的質(zhì)量比； 向所述反應(yīng)器中按照第二規(guī)定質(zhì)量比加入4N或以上的鹵化鎘，所述第二規(guī)定質(zhì)量比是所述鹵化鎘與所述鎘碲混合物之間的質(zhì)量比； 將所述反應(yīng)器進(jìn)行抽真空至規(guī)定真空度并密封； 將密封的所述反應(yīng)器放入一加熱器內(nèi)，進(jìn)行升溫處理；以及 對升溫處理后的密封的所述反應(yīng)器進(jìn)行冷卻處理。
2.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述第一規(guī)定質(zhì)量比是1: 1 1.15。
3.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)器為石英管。
4.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述第二規(guī)定質(zhì)量比是 0.0l 200mg/kg。
5.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述鹵化鎘選自氟化鎘、氯化鎘、溴化鎘和碘化鎘中的任一種。
6.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述規(guī)定真空度為10-2 10-5Pa。
7.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于， 在將密封的所述反應(yīng)器放入加熱器內(nèi)之前，所述加熱器被升溫至第一規(guī)定溫度，所述第一規(guī)定溫度在所述鎘的熔點(diǎn)以下； 所述升溫處理包括步驟: 在將密封的所述反應(yīng)器放入所述加熱器內(nèi)后，在所述第一規(guī)定溫度下保溫第一規(guī)定時(shí)間； 之后，以第一升溫速率升溫至第二規(guī)定溫度，保溫第二規(guī)定時(shí)間，所述第二規(guī)定溫度在所述碲的熔點(diǎn)以上；以及 之后，以第二升溫速率升溫至第三規(guī)定溫度，保溫第三規(guī)定時(shí)間，其中所述第二升溫速率低于所述第一升溫速率，所述第三規(guī)定溫度在所述鹵化鎘的熔點(diǎn)以上。
8.如權(quán)利要求7所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于， 所述第一規(guī)定溫度為100 300°C,所述第一規(guī)定時(shí)間為10 30min ； 所述第一升溫速率為12 15°C /min，所述第二規(guī)定溫度為700 900°C，所述第二規(guī)定時(shí)間為8 30min ； 所述第二升溫速率為1 5°C /min，所述第三規(guī)定溫度為1092 1200°C，所述第三規(guī)定時(shí)間為10 18min。
9.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述冷卻處理為:將所述反應(yīng)器整體從所述加熱器內(nèi)直接取出，使所述反應(yīng)器進(jìn)行室溫冷卻。
10.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述冷卻處理為:將所述反應(yīng)器的溫度以預(yù)定冷卻速率降至預(yù)定溫度，保溫預(yù)定時(shí)間；之后將所述反應(yīng)器從所述加熱器內(nèi)直接取出，使所述反應(yīng)器進(jìn)行室溫冷卻。
11.如權(quán)利要求10所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述預(yù)定冷卻速率為0.1 20°C /min，所述預(yù)定溫度為900 1080°C，所述預(yù)定時(shí)間為10 360min。
12.如權(quán)利要求1所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述冷卻處理為:以規(guī)定運(yùn)動(dòng)速度將所述反應(yīng)器從所述加熱器內(nèi)取出，使所述反應(yīng)器進(jìn)行室溫冷卻。
13.如權(quán)利要求12所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法，其特征在于，所述規(guī)定運(yùn)動(dòng)速度為I 20mm/h。
14.一種鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括步驟: 在SnO2: F玻璃上沉積N型CdS層； 在所述N型CdS層上沉積P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層，其中所述P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層中的鹵素?fù)诫s碲化鎘依據(jù)權(quán)利要求1 13中任一項(xiàng)所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法來獲得; 利用蒸發(fā)源ZnTe和蒸發(fā)源Cu在所述P型齒素?fù)诫s碲化鎘層上沉積形成背接觸層；以及 在所述背接 觸層上沉積背面電極層。
15.如權(quán)利要求14所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，在SnO2 = F玻璃上沉積N型CdS層采用化學(xué)浴沉積法。
16.如權(quán)利要求14所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述N型CdS層的厚度為0.1 0.5 μ m。
17.如權(quán)利要求14所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述N型CdS層上沉積P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層采用氬氧氣氛下的近空間升華法。
18.如權(quán)利要求14所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述P型鹵素?fù)诫s締化鎘層的厚度為2 5 μ m。
19.如權(quán)利要求14所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述利用蒸發(fā)源ZnTe和蒸發(fā)源Cu在P型齒素?fù)诫s碲化鎘層上沉積形成背接觸層包括步驟: 在一定真空度下，首先，單獨(dú)加熱蒸發(fā)源ZnTe，以利用蒸發(fā)源ZnTe的單獨(dú)蒸發(fā)沉積獲得未摻雜的ZnTe層； 其次，再加熱由隔板隔開的所述蒸發(fā)源ZnTe和所述蒸發(fā)源Cu進(jìn)行共蒸發(fā)沉積獲得ZnTe: Cu 層； 然后，在保護(hù)氣體的氣氛中在規(guī)定退火溫度下進(jìn)行退火。
20.如權(quán)利要求19所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)氣體選自氮?dú)?、氦氣和氬氣之一，所述?guī)定退火溫度為100 30(TC，所述一定真空度為lXl(T5Pa。
21.如權(quán)利要求14所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池，其特征在于，所述背接觸層包括ZnTe層和ZnTe = Cu層，所述ZnTe層的厚度為10 20nm ;所述ZnTe = Cu層的厚度為30 50nm，所述ZnTe: Cu層中Cu原子濃度為3 15%。
22.如權(quán)利要求14所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池，其特征在于，所述背面電極層采用電子束蒸發(fā)鎳獲得。
23.如權(quán)利要求14所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池，其特征在于，所述背面電極層的厚度為100 300nm。
24.—種齒素?fù)诫s締化鎘薄膜太陽能電池,包括: SnO2: F玻璃層； N型CdS層，設(shè)置于所述SnO2 = F玻璃層上； 背接觸層； 背面電極層；設(shè)置于所述背接觸層上； 其特征在于，所述鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池還包括: P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層，設(shè)置于所述CdS層上，背接觸層設(shè)置于所述P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層上，所述P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層中的P型鹵素?fù)诫s碲化鎘依據(jù)權(quán)利要求1 13中任一項(xiàng)所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法來獲得。
25.如權(quán)利要求24所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池，其特征在于，所述N型CdS層的厚度為0.1 0.5 μ m。
26.如權(quán)利要求24所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池，其特征在于，所述P型鹵素?fù)诫s碲化鎘層的厚度為2 5 μ m。
27.如權(quán)利要求24所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池，其特征在于，所述背接觸層包括ZnTe層和ZnTe = Cu層，所述ZnTe層的厚度為10 20nm ;所述ZnTe = Cu層的厚度為30 50nm，所述ZnTe: Cu層中Cu原子濃度為3 15%。
28.如權(quán)利要求 24所述的鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池，其特征在于，所述背面電極層的厚度為100 300nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法、鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池及其制備方法。所述鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法包括將5N鎘與5N碲按照第一規(guī)定質(zhì)量比稱料裝入反應(yīng)器中，以得到鎘碲混合物，所述第一規(guī)定質(zhì)量比是所述5N鎘與所述5N碲之間的質(zhì)量比；向所述反應(yīng)器中按照第二規(guī)定質(zhì)量比加入4N或以上的鹵化鎘，所述第二規(guī)定質(zhì)量比是所述鹵化鎘與所述鎘碲混合物之間的質(zhì)量比；將所述反應(yīng)器進(jìn)行抽真空至規(guī)定真空度并密封；將密封的所述反應(yīng)器放入一加熱器內(nèi)，進(jìn)行升溫處理；以及對升溫處理后的密封的所述反應(yīng)器進(jìn)行冷卻處理。所述鹵素?fù)诫s碲化鎘薄膜太陽能電池及其制備方法采用所述鹵素?fù)诫s碲化鎘的制備方法獲得的鹵素?fù)诫s碲化鎘。
文檔編號H01L31/18GK103165743SQ20111042302
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者王國鳳, 吳勇陞, 朱劉, 文崇斌 申請人:廣東先導(dǎo)稀材股份有限公司