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Cu
x
Te 背接触层对 CdTe 光伏器件性能的影响
宋慧瑾
1
，郑家贵
1
，冯良桓
1
，夏庚培
1
，王文武
1
，贺剑雄
1
，李愿杰
1
，鄢强
2
1 四川大学材料科学与工程学院，成都（610064）
2 核工业西南物理研究院，成都（610041）
E-mail：zjgcd@sohu.com
摘 要：本文研究了由共蒸发制备出的 CuTe 多晶薄膜的性能及其对 CdTe 光伏器件性能的
影响。研究表明，刚沉积的 CuTe 薄膜为非晶相，退火后，随着退火温度的升高，不同配比
的样品有着不同程度的物相转变，其中 Cu/Te 为 1：1.44 的薄膜多晶转变最为明显，结晶度
较高。以 CuTe 结构为主相的 Cu
x
Te 薄膜作为背接触层电池，性能改善不显著，转换效率随
膜厚的增加呈递减趋势；以 Cu
1.44
Te 结构为主相的 Cu
x
Te 薄膜作为背接触电池，效率有极大
提升，在膜厚 40 nm 处电池呈现最高转换效率；Cu
2
Te 的出现相对于 Cu
1.44
Te 为背接触主相
的电池，器件性能略有下降，但优于 CuTe 为背接触主相的电池。
关键词：Cu
x
Te，背接触层，退火，CdTe 光伏器件
中图分类号：O484 文献标识码：A
0．引言
CdTe 太阳电池以其高效、低成本、便于大面积生产而成为当今最具前景的薄膜太阳电
池之一。近几年来对 CdTe 太阳电池的研究取得了引人注目的进展
[1.2]
。其中一个主要的方向
就是改进电池的背接触。但由于 CdTe 的电子亲和势为 4.3eV，在室温下能隙约为 1.5eV。通
常使用的高功函数导电材料，如 Au、Ni、C 等，仍难以和 p-CdTe 形成很好的欧姆接触
[3]
。
这成为目前实际制备的 CdTe 太阳电池的几个主要性能参数短路电流、开路电压、填充因子
和转换效率与理论预期值相比，有较大差距的主要原因之一。
由于 Cu 能够替代 CdTe 中的 Cd 原子形成 Cu
Cd
替位缺陷，使其作为受主杂质增加 p-CdTe
的掺杂浓度
[4]
，并且它能够有效地改善 CdTe 层与背电极间的接触以形成准欧姆接触，因此
被广泛用于制备高效的 CdTe 太阳电池中。目前 CdTe 电池的背接触材料中，大部分含有铜
或铜的化合物，如 Cu、Cu
2
Te、ZnTe:Cu 等。但研究发现 Cu 在背接触层中含量过多将会导
致整个电池性能的衰退
[5]
，因而有效控制 Cu 含量是制备这类背接触的关键。
本文选用 Cu
x
Te 薄膜作为 CdS/CdTe 太阳电池的背接触层，这样有利于控制 Cu 含量，
并通过合适的后处理温度以控制 Cu
x
Te 结构。实验中发现 Cu 与 Te 所形成的化合物很复杂，
其中有 CuTe、Cu
1.4
Te、Cu
2
Te 等，而背接触效果的好坏与 Cu
x
Te 结构有着密切的关系，且 x
组分不同得到的背接触效果也不同，因此有必要对此进行系统的研究。但有关报道很少。为
此我们进行了大量的实验研究工作。
1. 实验
1.1 CdTe 光伏器件的制备
基金项目：高等学校博士点基金（No.20050610024）。
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