一種無毒摻雜劑LiCl在碲化鎘太陽電池中的應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于薄膜太陽電池摻雜劑的應用，特別涉及一種無毒摻雜劑對碲化鎘薄膜慘雜以制備尚性能的太陽電池。
【背景技術】
[0002]作為薄膜電池中發展最快，市場化程度最高，經濟效益最好的太陽電池，碲化鎘薄膜電池最近十年一直受到產業界與科研機構的青睞，碲化鎘太陽電池的發展方向是降低單位能源輸出的成本，爭取在各種太陽電池中率先實現平價上網，并大幅度降低對環境的影響。在碲化鎘電池制作過程中，最核心的環節是通過窗口層硫化鎘和吸收層碲化鎘的互擴散，形成性能優良的異質結CdS/CdTe，這個過程對于改善CdTe多晶結晶性能，促進晶粒間界互聯，增加載流子濃度非常關鍵。在這個過程中，常常選用CdCl2摻雜劑進行熱處理摻雜，這也是目前最行之有效的方法，然而，盡管CdCl2摻雜劑被廣為采用，但是在實際使用過程中卻有諸多的負面效果，比如CdCl2極易溶于水，在20°C時溶解度為1400g/L，在整個碲化鎘電池制造過程中風險最大，防護等級最高，也最容易產生鎘泄露。基于以上分析，本申請發明采用無鎘的氯化物對碲化鎘電池吸收層碲化鎘薄膜進行摻雜處理，減少電池中Cd的含量，從而進一步降低碲化鎘電池對環境的影響。

【發明內容】

[0003]本發明的目的，是減少含鎘材料在薄膜電池中的使用，提供采用超聲技術噴涂LiCl去離子水溶液在碲化鎘薄膜表面，進而實施摻雜處理，制備出結構單一，結晶取向明顯，摻雜深度貫穿整個薄膜厚度的碲化鎘薄膜。
[0004]本發明通過如下技術方案予以實現:
一種無毒摻雜劑LiCl在碲化鎘太陽電池中的應用，其特征在于包括以下步驟:
A、將LiCl粉末和去離子水按照摩爾比(0.1?I): 100溶解成溶液，得到液體摻雜劑；
B、將步驟A溶液放置在超聲噴霧器溶液池中，均勻的在碲化鎘薄膜表面噴涂4?10秒，形成一層LiCl薄膜；
C、將步驟B樣品干燥后放入摻雜爐中，在仏和02混合氣氛中，360°C?420°C溫度摻雜30?60分鐘，然后將樣品冷卻，得到摻雜了的碲化鎘薄膜。
[0005]本發明所用的LiCl粉末純度為99.99%，去離子水電阻大于3ΜΩ，配置成的LiCl去離子水溶液摩爾濃度為0.5%。
[0006]本發明所進行的LiCl薄膜噴涂是采用商業化的超聲霧化器，通過調節霧化量與霧化時間(4?8秒)，LiCl薄膜涂覆在碲化鎘薄膜表面厚度為20?40nm。
[0007]本發明對噴涂的LiCl薄膜采用恒溫干燥箱在60°C?100°C下對涂覆有LiCl的碲化鎘薄膜進行恒溫干燥30分鐘，干燥后自然冷卻至室溫。
[0008]本發明采用隧道式石英管電阻絲加熱爐對碲化鎘薄膜進行LiCl摻雜處理，采用智能控溫器調節隧道式石英管電阻絲加熱爐的升溫方式和恒溫時間，最終實現在360°C?420°C溫度下摻雜30?60分鐘。
[0009]本發明在實現摻雜時，隧道式石英管電阻絲加熱爐內的氣氛為N2:02=4:1的混合氣體，采用浮子流量計控制犯和02進氣的流量，流量大小為N2: I?2升/分鐘，O2:0.25?0.5升/分鐘，N2和O2均為高純壓縮氣體，純度>99.999%。
[0010]本發明是采用將LiCl摻雜后的碲化鎘薄膜拉到隧道式石英管電阻絲加熱爐口進行冷卻。
[0011]進一步的技術方案是，步驟A所述的去離子水電阻大于3ΜΩ，本發明以去離子水作為溶劑，是利用去離子水里面無有機、無機雜質，且去離子水經過恒溫干燥箱干燥容易蒸發去除，低電阻的去離子水及其他有機溶劑不適合本發明，容易引入雜質在摻雜劑里面。
[0012]本發明采用不含鎘的LiCl作為摻雜劑，摻雜溫度高，所得碲化鎘薄膜結構單一，晶粒充分長大且取向明顯，同時摻雜劑在碲化鎘薄膜整個厚度分布，摻雜效果好。此外，采用本發明進行摻雜，具有操作簡單，選擇性好，無毒低成本，對環境影響小的特點，是一種有實際應用前途的碲化鎘薄膜摻雜材料。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明LiCl摻雜后Li與Cl在碲化鎘薄膜內部的分布圖。
[0014]圖2為本發明LiCl摻雜后碲化鎘薄膜XRD圖。
【具體實施方式】
[0015]本發明采用純度大于99.99%的LiCl粉末與電阻大于3ΜΩ的去離子水配成摩爾濃度比為(0.1?I): 100的溶液，利用超聲噴霧器將LiCL去離子水溶液均勻的涂覆在碲化鎘薄膜表面，然后經干燥箱在60°C?100°C下干燥30分鐘后，放置在隧道式石英管電阻絲加熱爐進行摻雜，摻雜溫度為360°C?420°C，時間30?60分鐘，氣氛為N2: 02=4:1的混合氣體。摻雜完畢，將碲化鎘薄膜拉到隧道式石英管電阻絲加熱爐口進行冷卻。為了使本發明的優點，技術方案及實施效果更加清楚可行，以下對本發明進行進一步說明。應當理解，此處所提供的具體實施例僅僅用于更好說明本發明，并不限定本發明。
[0016]實施例1
采用純度大于99.99%的LiCl粉末與電阻大于3M Ω的去離子水配成摩爾濃度比為0.5%的溶液，利用超聲噴霧器將LiCL去離子水溶液均勻的涂覆在碲化鎘薄膜表面，噴涂時間為5秒，然后經干燥箱在80°C下干燥30分鐘后，放置在隧道式石英管電阻絲加熱爐進行摻雜，摻雜溫度為380°C，時間30分鐘，氣氛為N2: 02=4:1的混合氣體。摻雜完畢，將碲化鎘薄膜拉到隧道式石英管電阻絲加熱爐口進行冷卻。
[0017]實施例2
采用純度大于99.99%的LiCl粉末與電阻大于3ΜΩ的去離子水配成摩爾濃度比為1%的溶液，利用超聲噴霧器將Li CL去離子水溶液均勻的涂覆在碲化鎘薄膜表面，噴涂時間為5秒，然后經干燥箱在80°C下干燥30分鐘后，放置在隧道式石英管電阻絲加熱爐進行摻雜，摻雜溫度為380°C，時間30分鐘，氣氛為N2: 02=4:1的混合氣體。摻雜完畢，將碲化鎘薄膜拉到隧道式石英管電阻絲加熱爐口進行冷卻。
[0018]實施例3 采用純度大于99.99%的LiCl粉末與電阻大于3M Ω的去離子水配成摩爾濃度比為0.5%的溶液，利用超聲噴霧器將LiCL去離子水溶液均勻的涂覆在碲化鎘薄膜表面，噴涂時間為10秒，然后經干燥箱在80°C下干燥30分鐘后，放置在隧道式石英管電阻絲加熱爐進行摻雜，摻雜溫度為380°C，時間30分鐘，氣氛為N2: 02=4:1的混合氣體。摻雜完畢，將碲化鎘薄