環保型納米晶太陽電池制備工藝的開發實踐

覃東歡 李雪琪 許 偉

(華南理工大學 材料科學與工程學院，廣東 廣州 510640)

碲化鎘(CdTe)薄膜太陽電池是當前比較成熟而且已經取得重大突破的一類低成本太陽電池，采用真空技術制備的CdTe薄膜太陽電池的效率已經超過22%[1]并且實現了商業化。與傳統的硅電池相比，CdTe薄膜電池具有制備成本低、工藝簡單以及原材料使用少等優點。在環保方面，據美國First Solar公司的研究表明，碲化鎘薄膜電池在電池的整個生命周期內，Cd的排放量要遠遠低于晶硅電池，也低于其它電池如銅銦鎵硒薄膜電池，甚至低于化石能源的重金屬排放。CdTe薄膜除了可以通過真空技術制備，也可以通過電化學沉積技術或者溶液鍍膜技術制備[2-4]，但這些技術無論從性能還是環保方面都無法與現在商業化制備使用的CSS方法(近空間升華法)相提并論。20世紀末，可溶液加工的有機、無機納米晶太陽電池逐漸興起[5-7]，這種制備技術由于可以發展為“卷對卷”印刷技術大面積制備組件，而且原材料使用少(僅為數百納米)，工藝簡單，無需特別的制備環境，成為第三代太陽電池的主要發展方向。其中，可溶液加工的CdTe納米晶太陽電池由于兼顧了溶液加工技術以及材料的穩定性，因而備受青睞。20世紀末，納米晶太陽電池的研究剛剛起步，借鑒有機聚合物太陽電池的制備方法，將納米晶分散于有機溶劑中，或與有機材料共混，然后旋涂成膜，經電極蒸鍍得到原型器件。在早期，對于納米晶成膜的認知比……