详细说明
CdTe薄膜太阳电池较其他的薄膜电池容易制造,因而它向商品化进展最快。已由实验室研究阶段走向规模化工业生产。下一步的研发重点,是进一步降低成本、提高效率并改进与完善生产工艺。CdTe太阳能电池在具备许多有利于竞争的因素下,但在2002年其全球市占率仅0.42﹪,目前CdTe电池商业化产品效率已超过10﹪,究其无法耀升为市场主流的原因,大至有下列几点:一、模块与基材材料成本太高,整体CdTe太阳能电池材料占总成本的53﹪,其中半导体材料只占约5.5﹪。二、碲天然运藏量有限,其总量势必无法应付大量而全盘的倚赖此种光电池发电之需。三、镉的毒性,使人们无法放心的接受此种光电池。
碲化镉薄膜太阳能电池的结构
碲化镉薄膜太阳能电池是在玻璃或是其它柔性衬底上依次沉积多层薄膜而构成的光伏器件。一般标准的碲化镉薄膜太阳能电池由五层结构组成:
玻璃衬底
主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。
TCO层
即透明导电氧化层。主要起的是透光和导电的作用。
CdS窗口层
n型半导体,与p型CdTe组成p-n结。
CdTe吸收层
它是电池的主体吸光层,与n型的CdS窗口层形成的p-n结是整个电池最核心的部分。
背接触层和背电极
为了降低CdTe和金属电极的接触势垒,引出电流,使金属电极与CdTe形成欧姆接触。
人们认为,碲化镉薄膜太阳能电池是太阳能电池中最容易制造的,因而它向商品化进展最快。 提高效率就是要对电池结构及各层材料工艺进行优化,适当减薄窗口层CdS 的厚度,可减少入射光的损失,从而增加电池短波响应以提高短路电流密度,较高转换效率的碲化镉薄膜太阳能电池就采用了较薄的CdS 窗口层。要降低成本,就必须将CdTe 的沉积温度降到550 ℃以下,以适于使用廉价的玻璃作衬底;实验室成果想要走向产业,必须经过组件以及生产模式的设计、研究和优化过程。近年来,已经有许多国家的研究小组已经能够制造出转换效率12%以上的碲化镉薄膜太阳能电池。
在广泛深入的应用研究基础上,国际上许多国家的CdTe电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。1998年美国的碲化镉薄膜太阳能电池产量只有0.2MW,而在2010年,美国光伏的年CoTe生产量达到了2.2GW,商业模块平均效率为11.7%,而生产成本却低至0.75美元/瓦,并且宣布在今后的几年内会更低。