文 献 综 述

1.引言

1.1研究背景

二十一世纪人类面临着能源和环境两大问题的严重困扰。现代社会对于化石能源的大量消耗以及与日俱增的能源需求，使得化石能源面临枯竭的境地；与此同时，化石能源的燃烧导致温室气体大量排放，造成全球各国所面临的的环境问题。因此，寻找一种储量丰富、安全、无污染、适合大规模应用的能源是解决能源和环境危机的关键。太阳能给了我们希望。首先，太阳能是一种绿色、无污染的清洁能源；其次，太阳能分布广泛；第三，太阳能总量巨大；第四，太阳能是一种长期稳定的能量来源。因此，在众多新能源中，太阳能有着得天独厚的优势，或许是最具潜力成为未来世界主流能源的一种能源。

太阳能的利用分为太阳能光能的利用和太阳能热能的利用。利用太阳能的光伏效应进行发电，已成为利用太阳能的最重要方式。太阳能电池主要分为硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、有机太阳能电池及有机无机掺杂太阳能电池等。碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池就是化合物半导体太阳能电池中最具代表性的一种。

CdTe是Ⅱ-Ⅵ族的化合物，为直接带隙结构，其禁带宽度为1.45eV[1]，处于理想太阳能电池的禁带宽度范围之间。同时，CdTe的光吸收系数很高（＞5#215;105/cm），因此仅仅2μm厚的CdTe薄膜，就足够吸收光谱中99％的可吸收光子。CdTe薄膜太阳能电池简称CdTe电池，它是一种以p型CdTe和n型Cd的异质结为基础的薄膜太阳能电池。其具有光电转换效率高，电池稳定性高，适合薄膜化等优异的特点，已发展成为光伏市场重要的电池类型。

1.2研究进展及现状

1959年，RCA实验室的Rappaport通过在p型CdTe晶体上扩散In，制备出世界上第一块CdTe单晶同质PN结太阳能电池[2]，转换效率大约2%，开路电压600mV。1979年，法国CNRS团队通过在衬底上沉积Se的CdTe薄膜制得效率为7%的单晶同质结电池[3]，开路电压723mV，之后又将效率提升到10.5%[4]。CdTe异质结电池研究分为两个方向，把CdTe薄膜作为N型层研究以及将其作为P型晶体的研究。1964年，Muller等[5]首先引入n-CdS/p-CdTe器件结构。1969年，Adirovich等[6]依次在玻璃衬底上沉积TCO、CdS、CdTe，制备了第一块上衬底（Superstrate）结构的多晶异质结电池，效率为2%。1972年，Bonnet和Rabenhorst[7]报道了的下衬底（Substrate）结构电池,获得了5%-6%的转化效率，还提出影响高效率电池制备的几个关键问题。1977年，Mitchll采用1μm的CdS与CdTe形成PN结，电极采用ITO透明电极，获得7.9%的转换效率，开路电压630mV。 1982年，Tyan等[8]引入近空间升华法，效率到达10%。1990年，Chu[9]等通过在玻璃衬底的SnO2薄膜上，沉积制备CdS多晶薄膜，以及近空间升华法制备CdTe多晶薄膜，以掺杂Cu和Hg的石墨胶作为背接触，得到12.6% 的新型多晶薄膜器件，随后3年，效率达到15.8%[10]。 近几年，随着电池不断发展，效率到达21%[11]。

我国CdTe薄膜电池的研究工作开始于上世纪80年代初。内蒙古大学采用蒸发技术、北京太阳能研究所采用电沉积技术（ED）研究和制备碲化镉薄膜太阳能电池，后者研制电池效率达到2.8%。最近电池效率达到13.68%，进入世界先进行列。”十五”期间，CdTe被列入我国高技术研究发展计划”863”重点项目。