四、太阳能电池的丝网印刷

　　1．概述。在半导体中，CdS（硫化钢）具有2．42eV（电子伏特）的禁带宽度（禁带：固体中不容许有电子能级的能量范围），可通过大部分的太阳光，具有易形成低电阻的特点，适合做异接合型太阳能电池的窗口材料。另外，CdTe（碲化镉）是禁带宽度约1．4eV的直接迁移半导体，做为吸收太阳光的材料是最适合的。
　　下面对丝网印刷的CdS／CdTe太阳能电池的构造、制造方法、性能和特点做一简单介绍。
　　2．构造及制造方法。在5×10cm²玻璃基板上制做的丝网印刷CdS／CdTe太阳能电池的断面图如图427所示，平面图如图4－28所示。太阳光从玻璃基板上射入，在玻璃基板上形成n－CdS整面烧结膜，在n－CdS烧结膜上，形成P－CdTe烧结膜。P型CdS与n型CdTe烧结膜间形成P－n接合。在C上形成Ag电极作为正电极；在CdS部分上形成（Ag＋In）电极，作为负电极，即可构成太阳能电池元件。
　　通过丝网印刷形成像图427中所看到的太阳能电池的五个层，每层都有相应的印刷焊剂，焊剂组成如表4－33所示。
　　这种太阳能电池的特点是半导体（CdS，CdTe）及电极（C，Ag＋In）只要像图4－29所示那样简单重复丝网印刷后，在环形炉中进行烧制就可形成。

图4－27 丝印法CdS／CdTe太阳能电池的构造断面图
1－玻璃基极 2－P－CdTe膜 3－n－CdS膜 4－负电极（Ag－In） 5－正电极（Ag）　6－接受器（C电极）

图4－28 太阳能电池元件的印刷图案
　　表4－33 印刷焊剂组成　　　　　　　Cds焊剂

主剂	CdS粉末（5N，粒径2～3μm）
助剂 粘结剂	CdCl2，粉末（9.1wt%）丙烯、乙二醇（适量）

续表 CdTe焊剂

主剂	镉粉末（5N） 碲粉末（6N）
助剂 粘结剂	CdCl2(0.5wt%) 丙烯、乙二醇（适量）

电极用焊剂

C电极	含铜50p.p.m的铜焊剂
Ag+In电极	市场出售锡焊剂 铟粉末（20wt%）
Ag电极	市场出售银焊剂

图4－29 印刷法太阳能电池的制作工艺
1－CdS膜的丝印工序（丝网印刷机） 2－干燥工序（低温干燥炉，红外线电灯）
3－CdS烧膜工序（传送式电炉） 4－CdTe烧结 膜制造工序（与1、2、3同）
5－C电极（兼接受器）印刷干燥作业（与1、2同）6－Pn接合形成及C电极烧制工序（与3同）
7－（Ag＋In）电极的印刷烧制工序 8－Ag－电极的印刷烧制工序（与1、2、3同）
　　3．性能，如表4－34所归纳的那样，太阳能电池不依面积增加即可得到很高的效率，性能很优良。另外，这种太阳能电池是使用丝网印刷法制成的，所以通过改变印刷图案，可形成集层型，并可简单地得到高电压的太阳能电池。表中的大面积元件是在厚度为0.13cm，面积为30×30cm2的耐热玻璃基板上，把四行九列的单位元件全部直接排列连接起来的太阳能电池。把一块基板制成一个模块，省略了元件间的配线工序，在材料、制造、模块组全的各阶段，均可降低成本。如果实现了低成本太阳能电池模块，将会把太阳能电池利用的范围扩大到各个领域。
　　表4－34 印刷法 CdS／CdTe太阳能电池的性能

项目	小面积元件	中面积元件	大面积元件
尺寸（dm）	4.6×0.17	10×10（基板）	30×30（基板）
面积(cm2)	0.78	100	900
发电面积(cm2)	0.78	64	559
开放电压V oc(V)	0.75	1.54	27.5
短路电流Isc(A)	0.022	0.79	0.35
曲线率FF	0.61	0.54	0.51
最大输出Wmax(W)	0.01	0.65	4.84
Wmax时的电压Vmax(V)	0.57	1.04	18.0
Wmax时的电流Imax(A)	0.17	0.63	0.27
实用转换效率ηp(%)	－	6.5	5.4
理论转换效率η1（％）	12.8	10.2	8.7
单位元件数（个）	1	2	36

[时间：2001-05-14  作者：郑德海　郑军明　沈　  来源：《丝网印刷工艺》·电子产品制造中的丝网印刷]