化镉薄膜太阳能电池是一种以p型CdTe和n型CdS的异质结为基础的薄膜太阳能电池。CdTe薄膜具有较好的热稳定性和化学稳定性，因此使用寿命较长。由于其能带宽度处于中间位置，因此适合与其他带宽的半导体结合制备多结太阳能电池。CdTe太阳能电池可以沉积在柔性衬底上，制备柔性电池。CdTe抗辐射能力强，也可用于空间领域。

碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池的研究始于1969年。第一个碲化镉薄膜太阳能电池是由RCA实验室于1976年在CdTe单晶上镀上In的合金制得的,为反向结构（Superstrate），其光电转换效率仅为2.1%。1982年，Kodak实验室用化学沉积法在p型的CdTe上制备一层超薄的CdS，获得了效率超过10%的异质结p-CdTe/n-CdS薄膜太阳能电池。到20世纪90年代初，碲化镉薄膜太阳能电池才实现了规模化生产。

CdTe薄膜太阳能电池的组成包括窗口层、吸收层、背接触层等。CdTe薄膜太阳能电池的工作原理为光通过玻璃衬底进入电池，光子横穿TCO层和CdS层，电子在接近结的区域产生。电子在内建场的驱动下进入n型CdS层。空穴仍然在CdTe内，空穴的聚集会增强材料的p型电导，最终不得不经由背接触电极离开电池。CdTe薄膜的制备方法主要有闭空间升华法、磁控溅射法、气相输运沉积法、金属氧化物化学气相沉积法、电沉积法、印刷法等。

第一个碲化镉薄膜太阳能电是由RCA实验室于1976年在CdTe单晶上镀上In的合金制得的，为反向结构（Superstrate），其光电转换效率仅为2.1%。1982年，Kodak实验室用化学沉积法在p型的CdTe上制备一层超薄的CdS，获得了效率超过10%的异质结p-CdTe/n-CdS薄膜太阳能电池。1985年，Birkmire首次提出正向结构（Substrate）的CdTe薄膜太阳能电池。1999年，Singh在箔片上制备出正向结构的柔性碲化镉太阳能电池，其光电转换效率为5.3%。直到20世纪90年代初，碲化镉薄膜太阳能电池才实现了规模化生产。中国较早开始研究碲化镉（CdTe）电池的有内蒙古大学、四川大学等高等院校，他们的研究主要集中在材料性能方面，小面积电池效率也达到了13.38%，但是仍然与国外有一定差距。

CdTe薄膜太阳能电池的工作原理是：光通过玻璃衬底进入电池，光子横穿TCO层和CdS层。CdTe薄膜是这种电池的活性吸收层。电子-空穴对在接近结的区域产生。电子在内建场的驱动下进入n型CdS层。空穴仍然在CdTe内，空穴的聚集会增强材料的p型电导，最终不得不经由背接触电极离开电池。电流由与TCO薄膜和背接触连接的金属电极来引出。由于CdTe对波长低于800nm的光有很强的吸收（10"/cm），因此几微米厚度的薄膜将足以完全吸收可见光。常选用的薄膜厚度为3～7um。

CdTe属于II-V族化合物，属于直接带隙半导体，禁带宽度为1.45eV，CdTe的光谱响应和太阳光谱非常匹配。其晶体结构属于立方晶体，晶格常数为6.841A。CdTe也具有较高的吸收系数，仅2um厚的CdTe薄膜就可以吸收99%能量大于碲化镉带隙的光子。碲化镉导带电子的有效质量为0.096me，电子亲和势为4.28eV，迁移率500～1000cmz/（V·s）。价带空穴的有效质量为0.35，迁移率50～80cm/（V：s）。CdTe的熔点为1365K，所以--般采用升华的方法来制备CdTe薄膜。CdTe薄膜太阳能电池的理论转换效率可以达到J28%。CdTe薄膜具有较好的热稳定性和化学稳定性，因此使用寿命较长。由于其能带宽度处于中间位置，因此适合与其他带宽的半导体结合制备多结太阳能电池。CdTe太阳能电池可以沉积在柔性衬底上，制备柔性电池。CdTe抗辐射能力强，也可用于空间领域。

CdTe薄膜太阳能电池较于其他电池的特点：（1）CdTe的禁带宽度与太阳能光谱相匹配，其理论转化率高达29%，适合制备高效薄膜太阳能电池。（2）功率温度系数低、弱光性好，更适合沙漠、高温等复杂的地理环境，且在弱光环境下也能发电。（3) CdTe薄膜组件的生产成本极具竞争力【美国第一太阳能（FirstSolar）公司的生产成本约为0.34美元/W。

CdTe薄膜太阳能电池是在玻璃或是其它柔性衬底上依次沉积多层薄膜而构成的光伏器件。一般标准的 CdTe薄膜太阳能电池由五层结构组成。依次是玻璃衬底上的透明导电层 TCO、n 型的 CdS 作为窗口层和 p-n 结中的 n 型半导体、吸光层、背接触层和背电极层。

CdTe薄膜太阳能电池的结构一般分为正向结构和反向结构。

反向结构的CdTe薄膜太阳能电池基板为高透过率的低钠玻璃，玻璃上镀有透明导电薄膜，厚度为200～500nm，其作用是，让光从本层薄膜透过进入电池，同时作为电池的负极，将光生电流导出。目前，主流的透明导电薄膜为SnO：F，厚度为儿百纳来，这种结构光透过率高（80%～85%）、电阻低（方阻小于102）、稳定性好，在电池制备和组件运行过程中，其电学和光学性能几乎不衰退。

将反向结构中的沉积顺序反转，结构类似铜钢缘薄膜太阳能电池。正向结构电池的性能一般比较差，主要原因为，这种结构下不能对包含氧化镉的碲化镐进行有效的热退火处理，导致碲化镐晶粒内部缺陷不能有效地减少，从而CdTe/CdS异质结界面扩散不能被有效地控制，界面缺陷较多。这种结构不能很好地获得碲化的背接触电极。所以，目前主流的CdTe薄膜太阳能电池和组件还是采用反向结构。

CdTe薄膜的制备方法主要有闭空间升华法、磁控溅射法、气相输运沉积法、金属氧化物化学气相沉积法、电沉积法、印刷法等。

国际上对CdTe薄膜电池的研究取得了很大进展。随着短路电流密度接近理论极限值，研究重点已转移到提高CdTe多晶薄膜电池的开路电压。2016年初，世界领先的太阳能光伏模块制造商之一FirstSolar宜布其CdTe太阳能电池转换效率达到22.1%，并还有进一步提升的空间。2016年来，多家机构的单晶CdTe电池开路电压已超过1V。接下来对开路电压的研究主要包括两个方向：一是提高CdTe薄膜p型掺杂浓度，达到10l107/cm，比效率为22.1%的CdTe电池掺杂浓度高2个数量级；二是提高多晶薄膜的载流子寿命，有人制备的CdSeTe，载流子寿命达到490~770ns，与单晶CdTe的相当。

碲化薄膜太阳能电池具有光电转换效率高、功率温度系数低、弱光效应好、易制备、生产成本低等优势，已经在光伏市场上占有一席之地。研究人员和生产厂商研究的焦点仍是降低生产成本和提高光电转换效率，产业化的升级将进一步提高碲化镐薄膜太阳能电池的竞争力。中国的碲化镐薄膜太阳能电池的产业化仍存在很大的发展空间和市场前景。