LPE法生长掺镁Ga_(1-x)Al_xAs-GaAs高效太阳电池材料

在制取高效率GaAs太阳电池的pGa_(1-x)Al_xAs-pGaAs-nGaAs材料时,一般采用Zn作p型掺杂剂。本文讨论了以Mg代替Zn作掺杂剂与采用低温800℃外延工艺的有关问题。实验证明,Mg是比Zn更好的掺杂剂。我们进行了Ga-Al-As熔体中GaAs源溶解度、不同掺Mg量与浓度关系、不同掺Al量与x值关系的研究,并总结了pGaAs层厚度对V_(oc)、FF、I_(sc)及η的影响。认为pGaAs层浓度在1—3×10~(18)时,与之配合的最佳厚度在1—1.5μ范围,pGa_(1-x)Al_xAs厚度在0.1μ左右电池效率最高。我们用电化学C-V法作多层外延中各层浓度分布曲线,证明材料的pGa_(1-x)Al_xAs层0.1—0.2μ均匀薄层生长已获成功,p-n结特性良好。用俄歇能谱测试仪测出pGa_(1-x)Al_xAs窗口中x值有梯度变化,由此可增加光子吸收效果。用双晶衍射仪测得pGaAs-pGa_(1-x)Al_xAs异质结界面晶格失配值,证明(110)面晶格失配值比(100)面低、用掺Mg ppn结构材料已制作出1cm~2面积的太阳电池,最高效率达17％(AM1)。     

Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs太阳电池

用平衡外延生长和反腐蚀生长法制备了Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs太阳电池的外延片。x值能控制在0.8—0.9,p-Ga_(1-x)Al_xAs与p-GaAs层浓度在1—3×10~(18)cm~(-3),厚度均小于1μm。用此外延片以AuGeNi,CrAu或CrAuZn分别作n型和p型的欧姆接触,在430—450℃之间,n型与p型一起合金化,时间～45秒。在不是最匹配的抗反射层条件下,AM1最高效率为17.8％,一般效率为13—15％。与已报道的数据相比,电池的短路电流还偏低,开路电压波动较大,短波部份的光谱响应也差。对比平衡生长与反腐蚀生长的p-n结特性,它们基本上相近,而反腐蚀重生长法略好一些。     

电子束法沉积ITO薄膜及其光电性质的研究

用电子束蒸发制得了透明导电的ITO(indiumtin oxide)薄膜(厚3000—5000(?)),其方块电阻为4.5—20Ω/□,波长7000(?)时的透光率为80—95％。用x-线衍射分析方法测定了膜的组成与结构,用扫描电镜(SEM)观察了薄膜的形貌。薄膜的颗粒度为1—3μm,载流子浓度(N)为3.9×10~(19)cm~(-3),霍耳迁移率(μ_H)为94cm~2·V~(-1)·s~(-1),电阻率(ρ)为4.0×0~(-4)—2×10~(-3)Ω·cm,E_g为3.4eV。测得的Hall电压是负值,说明它是一种n型半导体。     

Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs太阳电池结特性研究

本文报道了Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs电池正向暗I—V特性,示出暗I—V曲线,I_(01)、I_(02)、A_1、A_2及扩展区少子有效扩散长度等计算值。确定了以复合电流为主要暗电流的电流输运机理。用双指数模型讨论了暗特性和输出特性的关系。获得了开路电压V_(oc)随I_(02)降低而提高,填充因子FF随A_2的降低而增加的实验结果。EB1C扫描照片示出GaAs电池的有源区中存在无数不规则黑区,单束感生电流在这些区域明显减弱。电子探针测出黑区为Fe、Si、Al的杂质团。非火焰原子吸收光谱测出GaAs衬底中含有4×10~(15)cm~(-3)的杂质铁。铁、硅杂质团是影响少子扩散长度和复合电流的主要因素。 通过改进工艺,降低了暗电流,提高了电池性能,V_(oc)(1.01-1.05)超过理论预期值,FF(0.81-0.82)达到理论预期值,转换效率(AM1)达18—19％。     

单晶硅太阳电池发射极的模拟优化

针对传统p型衬底晶硅太阳电池,通过PCID数值计算,模拟了发射极扩散峰值浓度、方块电阻、结深等对电池性能的影响规律以及该规律与硅衬底电阻率之间的依赖关系,分析了其中所蕴含的作用机理.对于磷原子浓度梯度符合余误差分布的发射极,得到扩散制结的标准为:扩散峰值浓度介于1×10~(19)～5×10~(19)cm~(-3)之间,方块电阻在100Ω/□以上.尽管电池效率在衬底电阻率为1Ω·cm时最高,并随衬底电阻率的增大而明显下降,但上述发射极扩散标准基本保持不变.     

金属与超薄非晶硅薄膜的接触特性研究

研究金属与非晶硅薄膜(a-Si:H)的接触特性,用于晶体硅异质结太阳电池新型电极技术开发。采用等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)技术制备超薄(~10 nm)a-Si:H薄膜,利用真空镀膜技术制作金属电极,采用圆点传输线模型(CDTLM)研究a-Si:H与不同金属(Al、Ni、Ti、In)的接触特性。低温退火后a-Si:H与Ni、Al、Ti可获得良好的欧姆接触。经200℃退火,p型非晶硅p-a-Si:H与Al的比接触电阻降至0.3 mΩ·cm~2;n型非晶硅n-a-Si:H与Ti的比接触电阻降至0.7 mΩ·cm~2,表明这两种金属可以直接用于a-Si:H薄膜的表面电极。     

太阳能-碳捕集机组热经济学分析及生命周期评价

碳捕集和封存是实现电力低碳化发展的关键所在,建立太阳能辅助碳捕集系统与燃煤机组的耦合系统,构建耦合系统的热经济学优化模型,研究碳捕集机组的热经济性。构建碳捕集机组的生命周期评价体系,研究燃煤机组和碳捕集机组建设、运行、退役等各阶段的CO_2排放特性,对比分析其对环境的影响特性。结果表明:脱碳率为85%,吸收剂质量分数为30%时,解吸能耗为4.5 GJ/tCO_2,碳捕集机组优化前后的热效率分别为38.2%和39.3%。燃煤机组电厂运行阶段碳排放量所占比重约为99.4%,电厂建造、煤炭运输及电厂退役等阶段排放的CO_2比重约为0.6%。碳捕集系统建造、运行和退役增加的CO_2排放量为56.314 t/h,占耦合系统全生命周期排放总量的58.01%,减排率约为52.65%。碳捕集机组和太阳能辅助碳捕集机组中CO_2的排放由原燃煤机组的3.63×10~(-5)标准当量降低为1.72×10~(-5)和0.98×10~(-5)标准当量。燃煤机组、碳捕集机组和太阳能辅助碳捕集机组中,酸化对环境的贡献分别为1.5×10~(-6)标准当量和1.9×10~(-6)和1.0×10~(-6)标准当量,固体废弃物对环境的贡献分别为2.76×10~(-5)标准当量和3.52×10~(-5)和1.97×10~(-5)标准当量。     

脉冲激光束制备镓铝砷-砷化镓太阳电池的欧姆接触

欧姆接触是器件工艺重要环节之一,人们在这方面进行了许多研究。对太阳电池来说,欧姆接触极为重要,它影响短路电流、填充因子等等,它直接对电池效率产生影响。迄今为止,镓铝砷-砷化镓太阳电池上的欧姆接触合金化仍是用加热方法来完成的。近年来,国内外都在研究用脉冲激光束来制备欧姆接触,其比接触电阻值已与加热合金化方法所得结果相当。和加热合金化方法相比,用脉冲激光束合金化还有下述优点:     

天然气预混催化燃烧的特性

制备了1%(质量比)Pd/Al_2O_3陶瓷蜂窝催化剂,并用钡、镧、铈等氧化物对其进行改性,然后负载在堇青石载体上,并进行天然气预混催化燃烧实验。研究了空燃比、功率对催化燃烧尾气排放的影响,结果表明,催化燃烧温度在500～900℃时,空燃比、气体流速都会对催化燃烧效果产生影响;当空燃比在8.3～19时,可实现稳定催化燃烧;空燃比在11～19时催化燃烧效果较好,尾气中CO几乎为零,HC低于10~(-5),NO_x低于5×10~(-6)。     

Ga_(1-x)Al_xAs-GaAs异质面太阳电池的电子和质子辐照以及退火研究

本文报道了液相外延Ga_(1-x)Al_xAs-GaAs异质面太阳电池的电子和质子辐照以及退火试验结果。辐照电子能量为1MeV,积分通量为10~(12)—10~(15)e/cm~2;质子辐照能量为7.8MeV,积分通量为10~8—10~(12)p/cm~2。测定了辐照前后电池的电特性和光谱响应曲线。观察到结深与辐照损伤的明显关系。电子辐照的临界通量(?)_c>1×10~(15)e/cm~2,质子辐照临界通量(?)_c>1.02×10~(12)p/cm~2。经积分通量1×10~(15)e/cm~2的辐照,再在真空200℃进行热退火20小时后,短路电流得到全部恢复,输出功率恢复至原来的80％。     

CIGS/Si异质结太阳电池的数值模拟

利用软件wx AMPS模拟CIGS/Si异质结太电池的效率和不同工艺参数对电池性能的影响:前后端接触势垒分别为1.2 e V和0.21 e V,前(后)表面复合速率为1×10~7cm/s,选择功函数为5.4 e V的透明导电薄膜材料,p型CIGS的带隙和厚度为1.15 e V和3μm,并选择掺杂浓度为5×10~(16)cm~(-3)的n型硅片,最终模拟CIGS/Si异质结太阳电池的最佳效率为25.60%。希望该模拟数据为实际制备CIGS/Si异质结太电池作出正确的理论指导。     

再生处理抑制单晶硅太阳电池光致衰减效应的研究

掺硼晶硅电池经过长时间光照后电池效率会出现明显的衰减。针对此问题,研究再生处理对晶硅电池光致衰减效应的影响。将Si Nx/Al2O3寿命片和单晶钝化发射极和背局域接触(PERC)电池片在400 W/m~2光照下200℃保温10 min进行再生处理,结果发现未经再生处理的寿命片光照1710 min后少子寿命衰减率为63.33%,电池效率衰减率为4.32%,再生处理后样品的衰减率分别降低至5%和0.48%,表明再生处理能有效抑制晶硅电池的光致衰减效应。未经再生处理的寿命片光照前后硼氧(B-O)复合体浓度分别为1.38×1011和7.01×1011cm~(-3),再生处理后的B-O复合体浓度分别为2.90×10~(10)和4.44×10~(10)cm~(-3),再生处理后的寿命片光照后B-O复合体的浓度较处理前低一个数量级,且处于稳定的不会造成少子复合的再生状态。     

厌氧流化床微生物燃料电池处理间甲酚废水及产电性能研究

以某水处理厂厌氧消化池活性污泥为接种体,间甲酚模拟废水为阳极液,构建了厌氧流化床单室无膜空气阴极微生物燃料电池(AFB-SMFC)。研究了开路和闭路操作条件下间甲酚的降解性能及其动力学,探讨了电化学作用与微生物降酚能力之间的关系,考察了外电阻、间甲酚浓度对AFB-SMFC降酚及产电性能的影响。结果表明:AFB-SMFC在闭路条件下的平均降酚速率为15.29 mg/(L·h),比开路条件(11.18 mg·L~(-1)·h~(-1))下提高了37%;闭路和开路条件下间甲酚降解反应均遵循零级动力学方程:-d St/dt=k;当外电阻为5 000Ω时,电池的产电性能最好,而外电阻为1 000Ω时间甲酚的去除率最高;当间甲酚初始浓度为570~630 mg/L时,AFBSMFC的产电性能和降酚效果俱佳,最大功率密度为324.4 m W/m~2,间甲酚去除率为96.2%。     

衬底温度对AZO/Cu/AZO多层薄膜结构及光电特性的影响

采用射频磁控溅射和离子束溅射联合设备在玻璃衬底上制备出了具有良好附着性、低电阻率和高透过率的AZO/Cu/AZO多层薄膜.研究了衬底温度对薄膜的结构和光电特性影响.X射线衍射谱表明AZO/Cu/AZO多层薄膜是多晶膜,AZO层具有六角纤锌矿结构,最佳取向为(002)方向,Cu层具有立方结构.当三层薄膜制备过程中,衬底始终加热,衬底温度为100%℃时,制备的薄膜具有最高的品质因子2.26×10-2Ω-1,其方块电阻为11Ω·□-1,在波长500-800nm范围内平均透过率达到了87%.当制备靠近衬底的AZO层,衬底才加热时,发现衬底温度为250℃时,制备的多层薄膜光电特性最优,其方块电阻为8Ω·□-1,平均透过率为86%.     

基于LCA的风力发电、光伏发电及燃煤发电的环境负荷分析

基于生命周期评价理论,建立风力发电、光伏发电及燃煤发电的生命周期评价体系,研究生命周期各阶段的环境负荷并进行对比分析.结果表明:在电厂建设阶段,燃煤发电碳足迹最低,为1.94g/(kW·h),风力发电碳足迹最高,为9.42g/(kW·h).在发电运营阶段,光伏发电碳足迹几乎为零,风力发电碳足迹为0.2g/(kW·h),燃煤发电机组碳足迹最高,为83.3g/(kW·h).风力发电和光伏发电在电厂建设阶段碳足迹占比较高,分别为99.4%和99.78%;燃煤发电在发电运营阶段碳足迹占比最高,为96.13%.在整个生命周期中对全球变暖影响最大的是燃煤发电,为3.63×10~(-5)标准当量,影响最小的是风力发电,为7.9×10~(-7)标准当量;对环境酸化影响最大的是光伏发电,为6.7×10~(-6)标准当量,影响最小的是风力发电,为1.6×10~(-7)标准当量;风力发电和光伏发电的固体废弃物排放几乎为零.     

并联线路式可控硅中频装置对各种负载的适应性(续)

§1—5—4 小结 (一)当负载振荡电路参数为§1—5—3节计算值时: Z_H=0.275Ω、R_H=0.0192Ω、L_H=17.4μh r_(02)=8.6×10~(-4)Ω、L_(02)=3μh; P_L=0.85;C=184μ_P;R_(08)=5.5Ω。在图1—4接线条件下,调节: u_d=450～480~V k=0.557～0.92 φ=30°～42.5°按§1—5—3节同样计算方法,得出中频装置的输出为表1—2。     

Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs太阳电池材料中少子扩散长度与太阳电池效率

本文报道了PNN和PPNN结构的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs太阳电池材料中P-GaAs有源区的少子扩散长度与电池效率之间的关系,讨论了杂质、缺陷和结深等有关因素对少子扩散长度的影响。同时对L_n与V_(oc、I_(sc)和FF等电池参数间的关系也略加讨论。研制出效率达20.1％(AM1)的太阳电池。     

微生物燃料电池耦合处理重金属-有机废水性能研究

以双室微生物燃料电池(MFC)为研究对象,构建阳极为糖蜜废水、阴极为不同金属离子废水的微生物燃料电池,对其产电性能和去污能力进行测定。结果表明:微生物燃料电池可同时处理有机废水和金属离子废水,其中,Ag~+为阴极液时,其MFC稳定性最好,最高输出电压为198 m V、最大功率密度为23.1 m W/m~2、内阻为500Ω,Cu~(2+)为阴极液时分别为149 m V、13.9 m W/m~2、600Ω,Zn~(2+)为阴极液时分别为16 m V、1.9×10~(-6)m W/m~2、900Ω。阳极化学需氧量(COD)去除率以Ag~+为阴极液时最高,可达72%,Cu~(2+)和Zn~(2+)分别为54%和19.2%。阴极金属离子去除率Ag~+为72%、Cu~(2+)42%、Zn~(2+)19.8%。     

化子坪西区储层“四性”关系及物性下限研究

化子坪西区主要含油层位为三叠系延长组长2、长6油层组,属于低渗透致密油藏,储层"四性"关系复杂,自然产能极低,只有经过压裂改造后才可获得经济产能。目前该区整体产能低下,开发效果较差,需要进行加密、补孔、层系调整等措施,因此利用岩心分析、孔渗物性、试油试采等资料并结合测井资料对该区"四性"关系和物性下限进行研究,为综合治理方案选井选层提供地质基础支撑。研究表明:长2油层组地层岩性主要为褐灰色油浸细砂岩、浅褐灰色油斑细砂岩,为低孔低渗储层,孔隙度下限大约为8.2%,渗透率下限为0.55×10~(-3)μm~2,工业产能油层孔隙度在8.2%以上,渗透率在0.55×10~(-3)μm~2以上,地层电阻率在11.8Ω·m以上;长6油层组地层岩性为砂泥岩互层,主要以差油层为主,为特低孔、特低~超低渗透储层,孔隙度下限大约为6.5%,渗透率下限为0.17×10~(-3)μm~2,工业产能油层孔隙度在6.7%以上,渗透率在0.3×10~(-3)μm~2以上,地层电阻率在15.9Ω·m以上。     

低阻尼电容分压器的分压比影响因素分析

为分析低阻尼电容分压器的分压比的影响因素,基于有限元电场计算,分别研究了频率,阻尼电阻,分压器的安装高度、半径、高压臂臂长,屏蔽环深度、半径、到分压器距离对简化的串联阻容分压器分压比的影响。结果表明,当频率较低(30~300Hz)及阻尼电阻较小(0~1 200Ω)时,分压比基本保持不变。当保持高压臂和低压臂的电容不变时,增加分压器的安装高度,分压比会减小;增加高压臂的臂长或分压器的半径,分压比会增大。在高压端附近安装屏蔽环会使分压比减小。增加屏蔽环深度、半径、到分压器距离,分压比均会减小。研究成果可为低阻尼串联阻容分压器设计提供参考。