CN102074590B - 碲化镉薄膜太阳能电池结构中的背接触电极及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CdTe薄膜太阳能电池结构中的背接触电极，依次包括透明导电玻璃层、窗口层、吸光层、阻挡层，其特征在于在阻插层背面制备石墨烯薄膜层作为背接触电极。所述的石墨烯层的厚度为0.1μm-1mm。所述的背接触电极制备是依次包括导电玻璃层、窗口层、吸光层、阻挡层的制备，其特征在于在石墨烯中加入粘合剂制备石墨烯浆，然后由石墨烯浆制备成石墨烯层本发明的优点在于，制作方法所采用工艺可与现行CdTe电池工艺兼容，为解决低成本、高性能、大规模的CdTe电池提供一种新的途径。

Description

碲化镉薄膜太阳能电池结构中的背接触电极及制备方法

技术领域

本发明涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池结构中的背接触电极及制备方法，更确切地说涉及一种石墨烯应用于碲化镉电池接触背电极及制备方法，属于微电子技术领域。

背景技术

在人类进入二十一世纪，环境污染和能源短缺已愈来愈制约着社会的可持续发展，太阳能等可再生能源技术代表了清洁能源的发展方向，作为最具可持续发展理想特征的太阳能光伏发电将进入人类能源结构并成为基础能源的重要组成部分，我国也已经将其作为构建和谐可持续发展的新型社会的重要基础条件列入国家中长期科技发展规划中。从广泛的意义讲，地球上的能源归根结底都来自于太阳。除核能和地热能等可以认为是在地球形成过程中储存下来的能量以外，其它所有能源都源于太阳发生的热核反应所释放的巨大能量，包括可再生能源和化石能源。太阳发射出的总辐射能量大约为3.75×10²⁶W，考虑到地球大气层的反射和吸收之后，一年中地球表面所接受的太阳能高达1.05×10¹⁸KWh，大约是本世纪初全球初级能源消耗总量的一万倍。太阳给人类带来了光明，也给人类带来了取之不尽、用之不竭的自然能源，使我们看到了未来的希望。

CdTe太阳电池是新一代高效、低成本、可大规模工业化生产的薄膜太阳电池，被誉为最有前途的太阳电池之一。CdTe太阳电池吸收层的厚度仅为当前商用硅太阳电池的1％，用料非常少，成本很低；而其光电转换效率是薄膜型太阳电池中相对高的。美国NREL国家实验室拥有该类电池的世界记录，在AM1.5的模拟太阳光照下，具有16.5％的光电转换效率，虽距离理论效率28％仍然有很大的空间。CdTe作为太阳电池的光电转换材料具有以下几个方面内在的优势：

(1)CdTe是一II-VI族化合物半导体，禁带宽度为1.45eV，因此它对光谱的响应处在最理想的太阳能波段处。CdTe的吸收系数在可见光范围高达10⁵cm^-1，99％的光子可在1-2微米厚的吸收层内被吸收，因此，用此材料制备太阳能电池，理论上所需厚度在2微米左右，材料消耗极少。

(2)CdTe电池与其它化合物电池相比，如与CIGS(铜铟镓硒)化合物电池相比，CdTe电池的其最大的优点是相图极其简单，可以很容易制备单相CdTe晶体薄膜，可以用多种薄膜制备方法制备。而CIGS电池有20多种相存在，因此对制备单一的黄铜矿相，提出了严峻的挑战，它要求精确苛刻的在线检测和后续热处理等工艺，这直接导致了该电池规模化生产进展缓慢。CdTe目前的实验室转换最高效率为16.5％，仅次于CIGS电池转换效率(20.3％)。而CdTe材料相图极其简单，制备窗口较宽，使得CdTe大规模商业化生产获得成功。

(3)CdTe没有光致衰退效应，光照可以提高太阳电池的转换效率，因此该类太阳电池的工作寿命长。已有结果表明，CdTe电池的寿命长于单晶硅电池(约为40年)。CdTe太阳电池在温度稳定性、化学稳定性、抗辐射能力、弱光性能等方面都是许多其他太阳电池难以匹敌的，是理想的空间电源。

石墨烯(graphene)是由碳原子构成的以苯环为基本单元的具有二维蜂窝状结构的单原子层材料。它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene)，卷成一维(1D)的碳纳米管(carbonnanotube/CNT)或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite)，因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。石墨烯之所以能够迅速引起世界各国科学家的广泛重视是因为它不仅蕴含了丰富而新奇的物理现象，具有重要的理论研究价值，而且其独特的结构和优异的性能有可能使它在各个领域获得重大的实际应用，为未来的经济、社会发展提供新的有力增长点。石墨烯最为奇特之处是它具有独特的电子结构和电学性质。石墨烯的价带(π电子)和导带(π^*电子)相交于费米能级处(K和K’点)，是能隙为零的半导体，在费米能级附近其载流子呈现线性的色散关系。而且石墨烯中电子的运动速度达到光速的1/300，其电子行为需要用相对论量子力学中的狄拉克方程来描述，电子的有效质量为零。因此，石墨烯至今成为凝聚态物理学中独一无二的描述无质量狄拉克费米子(masslessDiracfermions)的模型体系，这种现象导致了许多新奇的电学性质。例如，石墨烯具有10倍于商用硅片的高载流子迁移率(达15000cm²V^-1s^-1)，并且载流子表现出明显的双极场效应特性和室温亚微米尺度的弹道传输特性，极高和连续可调的载流子浓度(可达10¹³cm^-2)；石墨烯的强度可达130GPa，是钢的100多倍。石墨烯的功函数可以大于5eV，适合作为p型的接触电极，这些特征为石墨烯应用于CdTe背电极奠定了基础。

CdTe的功函数约为5.5eV，如此高的功函数使得CdTe与现有作为背电极的材料之间不能形成欧姆接触，存在一个肖特基结，该结的存在严重影响载流子传导。现在用于CdTe背电极的金属一般为高功函数的贵金属，在实验室研究的情况下能采用，如果要应用到工业生产将不能不考虑其昂贵的成本。本申请拟采用高功函数，高导电性及低成本的石墨烯作为CdTe电池的背接触电极以克服现有技术中存在的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池结构中的背接触电极及制备方法，本发明利用可达10¹³cm^-2极高和连续可调的载流子浓度，采用低成本涂抹或者印刷技术，制备CdTe电池背电极。

1.本发明提出的CdTe薄膜太阳能电池的结构(如图1)是由导电玻璃层|高阻层|窗口层|吸光层|阻挡层|石墨烯背接触电极电池结构，其特征在于，

1)导电玻璃层

导电玻璃衬底为掺锡氧化铟(AZO)，掺铝氧化锌或者掺氟氧化锡玻璃。玻璃衬底的厚度1mm～3mm，上面导电层的厚度为300nm～3μm。

2)高阻层

高阻层为氧化铟，氧化铝或者氧化锡，氧化锌；厚度为20～100nm。也可以选择不用高阻层。

3)窗口(硫化镉层)

硫化镉层，厚度为20nm～300μm。

4)吸光层(碲化镉层)

厚度在600nm～10μm。

5)阻挡层

碲化锌/掺铜碲化锌复合层，其厚度在5nm～500nm。该层也可以用碲化汞/掺铜碲化汞复合层，厚度为5nm～500nm。

6)石墨烯背接触电极

本发明涉及石墨烯，可以通过市场购买及自己制备的方式获得。在石墨烯中加入粘合剂制备石墨烯浆，然后由石墨烯浆制备成石墨烯薄膜层，

1)采用聚偏氟乙烯(PVDF)的溶质，1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂，按0.01g/ml到1g/ml比例配置粘合剂。

2)将1)的混合液经过搅拌充分混合。

3)将石墨烯置入2)的粘合剂中，石墨烯的加入量为0.01g/ml到100g/ml，经充分搅拌，获得粘稠状的石墨烯浆。

4)将制备得到的石墨烯，通过印刷、旋涂或者提拉法在CdTe电池阻挡层背面得到石墨烯薄膜层，可以作为电池接触背电极。背接触电极的厚度为0.1μm～1mm。

5)依需要，在步骤3制备的石墨烯浆中按1％～40％wt比例(以石墨烯浆为基准)将Cu粉或者掺铜碲化汞粉混入石墨烯浆，充分搅拌。

2.本发明包括各电池各功能薄膜的生长、腐蚀、退火处理以及印刷、旋涂和提拉制备石墨烯薄膜，特征在于：

1)透明玻璃上导电层制备：先超声波清洗玻璃衬底，先用四氯化碳(或者清洁剂、或者省略这一步)、然后依此经过丙酮、无水乙醇、，最后去离子水清洗，氮气吹干；然后沉积导电层；

2)高阻层制备：采用物理溅射法(sputter)，蒸镀法或者CVD法制备高阻层；可以选择不用高阻层；

3)窗口层制备：采用化学水浴沉积(CBD)，物理溅射法(sputter)，蒸镀法或者CVD法制备CdS层；

4)吸光层制备：采用近真空升华、电化学沉积、物理溅射或者CVD法制备CdTe层；

5)吸光区热处理：采用氯化镉涂抹于CdTe表面退火，或者在CdCl₂气氛下退火；

6)阻挡层制备：采用sputter、蒸镀或者CVD法制备碲化锌和掺铜碲化锌复合层或者碲化汞和掺铜碲化汞复合层，在氮气或者氢气气氛下退火；可以选择不用阻挡层。

7)背电极制备：采用印刷、旋涂和提拉的方式制备电池背接触石墨烯电极。如果在透明导电玻璃导电层，在石墨烯浆料制备中需要混合Cu或者HgTe:Cu粉料。

附图说明

图1CdTe电池的结构示意图；

图2制备的导电玻璃；

图3制备的硫化镉薄膜的SEM照片；

图4制备的石墨烯背电极；a)2,000×；b)10,000×

图5碲化镉电池(石墨烯背电极)转化效率，(a)印刷石墨烯背电极；(b)旋涂石墨烯背电极；(c)提拉石墨烯背电极。

具体实施方式

下面介绍本发明的实施例，以进一步增加对本发明的了解，参考CdTe太阳电池示意图，附图1，对照附图2、附图3和附图4详细说明本发明所述的制备方法及其优选方式，实施例结果见附图5。但本发明绝非限于实施例。

实施例1：

透明导电层制备：采用溅射法制备AZO导电玻璃，玻璃衬底温度为室温600℃，载气为氩气或者氩氢混合气(其中氢气小于10％)，反应气压为0.1Pa，气体流量5sccm(standardcubiccentimeterperminute，标准立方厘米/分钟)，功率为50W，靶距为5cm，其中N₂作为载气。沉积厚度约为600nm。得到带导电层的透明导电玻璃(图2)。

窗口层制备：采用溅射法制备，导电玻璃衬底温度为室温，反应气压为0.1Pa，功率为100W，靶材为CdS靶，其中N₂作为载气，气体流量5sccm。沉积厚度约为100nm(图3)。

吸光层制备：采用溅射法制备，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为CdTe靶，沉积厚度约为5～7μm。实物见附图2

阻挡层制备：采用溅射法制备ZnTe/ZnTe:Cu复合层，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为ZnTe靶和ZnTe:Cu，沉积厚度分别为20nm和70nm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。将电池置于印刷机上，固定。石墨浆料充分搅拌后，倒在印刷网版上，采用印刷方式制备电池背电极。置于150°c烘箱烘干，完成电池单元结构。制备的石墨烯背接触电极的照片如图4(a)和(b)所示，其转化效率如图5(a)所示，转化效率为7.41％。

实施例2：

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

窗口层制备：采用溅射法制备，导电玻璃衬底温度为室温，反应气压为0.1Pa，功率为100W，靶材为CdS靶，其中N₂作为载气，气体流量5sccm，。沉积厚度约为100nm。。

吸光层制备：采用溅射法制备，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为CdTe靶，沉积厚度约为5～7μm。

阻挡层制备：采用溅射法制备ZnTe和ZnTe:Cu复合层，衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为ZnTe靶和ZnTe:Cu，沉积厚度分别为20nm和70nm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。将电池置于印刷机上，固定。石墨浆料充分搅拌后，倒在印刷网版上，采用印刷方式制备电池背电极。置于150°c烘箱烘干，完成电池单元结构。

其余同实施例1。

实施例3：

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：采用溅射法制备，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为CdTe靶，沉积厚度约为5～7μm。

阻挡层制备：采用溅射法制备ZnTe/ZnTe:Cu复合层，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为ZnTe靶和ZnTe:Cu，沉积厚度分别为20nm和70nm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。干料平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。将电池置于印刷机上，固定。石墨浆料充分搅拌后，倒在印刷网版上，采用印刷方式制备电池背电极。置于150°c烘箱烘干，完成电池单元结构。其余同实施例1。

实施例4

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：近真空升华法制备CdTe薄膜，衬底温度为500℃，氩气或者氩氧混合气作为载气，反应气压1kPa，蒸发源为CdTe，沉积厚度约为7μm。

阻挡层制备：采用溅射法制备ZnTe/ZnTe:Cu复合层，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为ZnTe靶和ZnTe:Cu，沉积厚度分别为20nm和70nm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶质倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。将电池置于印刷机上，固定。石墨烯浆料充分搅拌后，倒在印刷网版上，采用印刷方式制备电池背电极。置于150°c烘箱烘干，完成电池单元结构。其余同实施例1。

实施例5

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：近真空升华法制备CdTe薄膜，衬底温度为500℃，氩气或者氩氧混合气作为载气，反应气压1kPa，蒸发源为CdTe，沉积厚度约为7μm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。干料平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。混合6％wt的Cu粉，充分搅拌。将电池置于印刷机上，固定。石墨浆料充分搅拌后，倒在印刷网版上，采用印刷方式制备电池背电极。置于150℃烘箱烘干，完成电池单元结构。其余同实施例1。

实施例6

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：近真空升华法制备CdTe薄膜，衬底温度为500℃，氩气或者氩氧混合气作为载气，反应气压1kPa，蒸发源为CdTe，沉积厚度约为7μm。

阻挡层制备：采用溅射法制备ZnTe/ZnTe:Cu复合层，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为ZnTe靶和ZnTe:Cu，沉积厚度分别为20nm和70nm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆料，将电池置于旋涂机上，真空吸附固定。将石墨烯浆料充分搅拌后，倒在电池背面，采用旋转参数为1000rpm/5s；2000rpm/30s两步旋涂制备电池背电极。置于150℃烘箱烘干，完成电池单元结构。转化效率如图5(b)所示，转化效率达6.5％。其余同实施例1。

实施例7

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：近真空升华法制备CdTe薄膜，衬底温度为500℃，氩气或者氩氧混合气作为载气，反应气压1kPa，蒸发源为CdTe，沉积厚度约为7μm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。干料平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。混合6％wt的Cu粉，充分搅拌。将电池置于旋涂机上，真空吸附固定。将石墨浆料充分搅拌后，倒在电池背面，采用旋转参数为1000rpm/5s；2000rpm/30s两步旋涂制备电池背电极。置于150°c烘箱烘干，完成电池单元结构。转化效率如图5(b)所示，转化效率为6.5％其余同实施例1。

实施例8

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：近真空升华法制备CdTe薄膜，衬底温度为500℃，氩气或者氩氧混合气作为载气，反应气压1kPa，蒸发源为CdTe，沉积厚度约为7μm。

阻挡层制备：采用溅射法制备ZnTe/ZnTe:Cu复合层，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为ZnTe靶和ZnTe:Cu，沉积厚度分别为20nm和70nm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。干料平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。将石墨烯浆料充分搅拌后，将电池正面贴蓝膜保护，浸入石墨烯浆料中，以2mm/s速率提拉，取下后置于150°c烘箱烘干，剥离正面蓝膜，完成电池单元结构。转化效率如图5(c)所示，转化效率为7.86％。其余同实施例1。

实施例9

透明导电玻璃层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：近真空升华法制备CdTe薄膜，衬底温度为500℃，氩气或者氩氧混合气作为载气，反应气压1kPa，蒸发源为CdTe，沉积厚度约为7μm。

阻挡层制备：采用溅射法制备ZnTe/ZnTe:Cu复合层，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为ZnTe靶和ZnTe:Cu，沉积厚度分别为20nm和70nm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。混合6％wt的Cu粉，充分搅拌。干料平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。将石墨浆料充分搅拌后，将电池正面贴蓝膜保护，浸入石墨烯浆料中，以2mm/s速率提拉，取下后置于150°c烘箱烘干，剥离正面蓝膜，完成电池单元结构。转化效率为7.86％(如图5(c)所示)，其余同实施例1。

实施例10

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

高阻层制备：采用LPCVD沉积SnO层，反应气体为0.25sccmTetramethyltin(TMT)，18sccmO2和15sccmN2，衬底温度为550℃，反应气压为2kPa，沉积厚度为500nm

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：近真空升华法制备CdTe薄膜，衬底温度为500℃，氩气或者氩氧混合气作为载气，反应气压1kPa，蒸发源为CdTe，沉积厚度约为7μm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。混合6％wt的Cu粉，充分搅拌。干料平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。混合6％wt的Cu粉，充分搅拌。将掺铜石墨烯浆料充分搅拌后，将电池正面贴蓝膜保护，浸入石墨浆料，以2mm/s速率提拉，取下后置于150°c烘箱烘干，剥离正面蓝膜，完成电池单元结构。转化效率为7.86％(如图5(c)所示)，其余同实施例1。

实施例11

透明导电层制备：采用LPCVD沉积FTO导电玻璃，衬底温度为400℃，反应气压为3kPa，反应前驱体为Tetramethyltin(TMT)，Bromotrifluoromethane(CBrF3)气体提供F源，同时通入O₂和N₂，其中N₂作为载气。沉积厚度约为500nm。

高阻层制备：采用LPCVD沉积SnO层，反应气体为0.25sccmTetramethyltin(TMT)，18sccmO₂和15sccmN₂，衬底温度为550℃，反应气压为2kPa，沉积厚度为500nm

窗口层制备：采用化学水浴法制备CdS层，反应物为醋酸铵、醋酸镉、氨水以及硫脲。首先将密封容器中加入去离子水，加热至80℃，加入醋酸镉、醋酸铵、氨水，沉积厚度约为100nm。

吸光层制备：近真空升华法制备CdTe薄膜，衬底温度为500℃，氩气或者氩氧混合气作为载气，反应气压1kPa，蒸发源为CdTe，沉积厚度约为7μm。

阻挡层制备：采用溅射法制备ZnTe/ZnTe:Cu复合层，上述衬底温度为300℃，反应气压为0.1Pa，功率为100W，氩气或者氩氧混合气作为载气，气体流量5sccm，靶材为ZnTe靶和ZnTe:Cu，沉积厚度分别为20nm和70nm。

背接触电极制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶剂倒入容器，采用磁力搅拌，加热至80℃，加入1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂为粘合剂，浓度约20g/L。经过搅拌充分混合。混合6％wt的Cu粉，充分搅拌。干料平均分四次加入石墨烯，每次间隔28-32分钟，充分搅拌，得到粘稠状的石墨烯浆。将石墨浆料充分搅拌后，将电池正面贴蓝膜保护，浸入石墨浆料，以2mm/s速率提拉，取下后置于150°c烘箱烘干，剥离正面蓝膜，完成电池单元结构。转化效率如图5(c)所示，其余同实施例1。

Claims (5)

1.一种CdTe薄膜太阳能电池结构中的背接触电极的制备方法，所述背接触电极的制备方法依次包括导电玻璃层、窗口层、吸光层、阻挡层的制备，所述背接触电极，依次包括透明导电玻璃层、窗口层、吸光层、阻挡层，阻挡层背面制备石墨烯薄膜层作为背接触电极，石墨烯层的厚度为0.1μm-1mm；导电玻璃为掺锡氧化铟，掺铝氧化锌或者掺氟氧化锡玻璃，玻璃衬底的厚度1mm～3mm，上面导电层的厚度为300nm～3μm；窗口层为硫化镉，厚度为20nm～300μm；吸光层为碲化镉，厚度在600nm～10μm；阻挡层为碲化锌/掺铜碲化锌复合层，其厚度在5nm～500nm之间；或为碲化汞/掺铜碲化汞复合层，厚度为5nm～500nm；

其特征在于在石墨烯中加入粘合剂制备石墨烯浆，然后由石墨烯浆制备成石墨烯层，具体步骤是：a)采用聚偏氟乙烯为溶质，1-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂，按0.01g/ml到1g/ml比例配置粘合剂；b)将步骤a)配置的粘合剂的混合液经过搅拌，充分混合；c)将石墨烯置入b)配制的粘合剂中石墨烯的加入量为0.01g/ml到100g/ml，经充分搅拌，获得粘稠状的石墨烯浆料；d)将步骤c)制得的石墨烯浆料，通过印刷、旋涂或提拉方法在CdTe电池阻挡层的背面制备得到石墨烯薄膜层，作为电池接触背电极。

2.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于制备的CdTe电池的透明导电玻璃和窗口层之间存在有高阻层时，则在石墨烯浆料中加入1-40wt％Cu或HgTe:Cu，且充分搅拌。

3.按权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤d旋涂时将电池置于旋涂机上，真空吸附固定，将石墨烯浆料充分搅拌后，倒在电池背面采用两步旋涂，旋涂后烘干。

4.按权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤d所述的提拉法是将制备的石墨烯浆料经充分搅拌后将电池正面贴蓝膜保护，浸入石墨烯浆料中，以2mm/s速率提拉，取下烘干后剥离正面蓝膜。

5.按权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于烘干温度为150℃。