CdS/Cu2O太阳能电池的制备及膜厚对光电性能的影响

采用水浴法和电沉积法制备CdS/Cu2O复合膜,组装成异质结薄膜太阳能电池。通过改变薄膜的厚度,测试了不同厚度的窗口层和吸收层对太阳能电池性能的影响。实验表明,在400 nm厚的CdS薄膜上沉积30次Cu2O薄膜,所获得的复合膜具有最大的填充因子FF(为0.42)和光电转换效率η(0.05%)。并通过实验发现,适当减少CdS窗口层的厚度,可以提高光的透射率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。适当增加Cu2O吸收层的厚度,可以提高光的吸收率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。     

化合物半导体薄膜太阳能电池研究现状及进展

薄膜太阳能电池具有节约原材料、衬底成本低、转换效率高、性能稳定等优点,近年来得到了快速发展。本文从发展历史及现状、结构特征及制备方法、优缺点等几个方面对碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟硒薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、铜锌锡硫薄膜太阳能电池等化合物半导体薄膜太阳能电池进行了对比分析, 指出提高转换效率、降低成本、解决实用化过程中的关键问题等是薄膜太阳能电池的发展趋势及挑战。       

纳米夹层技术为太阳能电池“减肥”

美国北卡罗来纳州立大学的科研人员借助纳米夹层技术,制成了具有超薄活性层的太阳能电池,可在不影响电池吸收太阳能能力的前提下,为太阳能电池“减肥”。该技术解决了传统薄膜太阳能电池中活性层变薄会削弱电池能效的难题,大幅降低了新型电池的制造成本,可广泛应用于多种太阳能电池材料,如碲化镉和铜铟镓硒等。     

金属纳米颗粒光散射提高薄膜光伏电池光能吸收率的理论研究

在准静态近似下,分析了球形金属纳米颗粒的光散射和吸收特性．金属纳米颗粒的介电函数用Drude模型描述的情形下,得出了银纳米颗粒在可见光、红外波谱范围散射效率与纳米颗粒半径的关系．利用金属纳米颗粒的光散射特性可提高薄膜光伏电池的光能吸收率．简要分析了其提高薄膜光伏电池光能吸收率的机理．     

选择性吸收薄膜增强太阳能热水器性能的研究

以平板太阳能热水器为研究对象,推导出装配有不同性能的选择性吸收薄膜的太阳能热水器在日间吸收太阳能辐射以及在夜间无太阳辐射的两种情况下水箱水温随时间变化的关系式。研究选择性吸收薄膜的吸收率/发射率对水温升/降速度的影响。结果表明,在水被加热升温过程中,吸收率对升温速度的影响比发射率大;在水的降温过程中,发射率的微小变化会给降温速度带来较明显的变化。     

混合型太阳能电池问世

科学家们成功开发出一种混合型太阳能电池，其光电转换效率比非晶硅质型太阳能电池高２５％。这种混合型太阳能电池结构是以玻璃为基板，在其表面先贴一层非晶硅薄膜，然后再贴一层多晶硅膜。这种混合型结构能够吸收从紫外线到红外线的多种波长的阳光，光电转换效率可达１０％。虽然不及单晶硅型太阳能电池的２０％和多晶硅型的１７％，但是比非晶质硅型提高２５％，其发电系统的成本为多晶体硅型的５０％。（W．KJ）混合型太阳能电池问世     

染料敏化纳米晶MgO/TiO2薄膜太阳能电池

染料敏化TiO2薄膜太阳能电池被认为是硅基太阳能电池的潜在替代产品,但其光电转化效率较低.为了提高光电转化效率,采用物理吸附的方法,利用宽禁带半导体MgO对TiO2光阳极进行表面修饰.研究表明:大部分MgO进入到TiO2的表面结构中,复合薄膜形成的表面势垒改变了TiO2的禁带结构,有效的抑制了电池内部复合反应的进行,使电池的光电转化效率提高.MgO与TiO2之间的界面效应,增加了光在薄膜内的传输路径,使电池吸光度、染料吸附量增加.其中光电转化效率同未经修饰的染料敏化TiO2薄膜太阳能电池相比,提高了24.5%.     

ECR-PECVD制备纳米硅颗粒薄膜

为消除紫外线对硅基薄膜太阳能电池的热损害,并进一步提高电池转换效率,提出在硅基薄膜太阳能电池顶部低温下制备一薄层纳米硅薄膜.在P型(100)硅片上采用电子回旋共振微波等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)技术交替沉积SiO2/Si/SiO2层,改变衬底温度和H2流量沉积纳米硅薄膜,探讨低温下直接制备纳米硅薄膜的...     

MXene修饰层对钙钛矿太阳能电池影响研究

过渡金属碳化物和氮化物(MXene)作为二维材料家族的新成员,由于具有高导电性、高迁移率、可调结构和表面官能团丰富等优点,引起了广泛关注。该文在电子传输层和钙钛矿光吸收层之间引入Ti₃C₂T_x (一种典型的MXene)作为界面修饰层,用于制备高性能钙钛矿太阳能电池。结果显示,引入MXene界面修饰层的电池与参比电池相比,钙钛矿晶粒平均尺寸从0.46 μm增大至1.16 μm,开路电压、短路电流密度和填充因子均有提升,光电转换效率从15.78%提升到19.39%,证明引入MXene界面修饰层是提高钙钛矿太阳能电池性能的一种有效方法。     

Si基薄膜太阳电池绒面ZGO透明导电膜的研究

采用孪生对靶直流磁控溅射的方法在室温下制备高质量的Ga掺杂ZnO(ZGO)透明导电薄膜,用HCl腐蚀的方法获得满足光散射特性的绒面ZGO薄膜。制备的ZGO样品为具有六角纤锌矿结构的多晶膜,具有(002)方向的择优取向。腐蚀后,绒面ZGO薄膜的晶粒度减小,电阻率基本不变。在可见光范围内,绒面ZGO的反射率比平面ZGO的反射率下降了10%左右。将绒面ZGO薄膜应用于p-i-n型非晶Si薄膜太阳电池中,有效提高了太阳电池性能,使得电池的短路电流提高到17.79 mA/cm2,电池的转换效率增加到7.23%。     

磁控溅射CdTe薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射方法在玻璃和Si(111)衬底上制备了碲化镉(CdTe)薄膜,并研究了溅射功率对薄膜的结构、光学和电学性能的影响.X射线衍射分析表明,所有样品均沿(111)面择优取向; 平均晶粒尺寸随溅射功率的增加而增加,即从73.0 nm(70 W)增加到123.6 nm(110 W).紫外 - 可见 - 近红外光谱分析表明, CdTe薄膜在可见光范围内具有较高的吸光度; 薄膜的带隙随着溅射功率的增加而减小,最小值为1.38 eV.CdTe薄膜的导电性随溅射功率的增加而明显增强,当溅射功率为110 W时电阻率仅为21.5 Ω?cm.该研究结果可为制备高导电性和高吸收率的半导体薄膜提供参考.     

利用微纳结构提高太阳能薄膜电池效率

太阳能电池的吸收效率低是制约太阳能电池性能的主要因素之一。为了解决这一问题提出了一种新的结构模型。该模型可以激发局域表面等离子体共振、表面等离子体共振、光子模式、磁极子激元这4个效应。通过时域有限差分法对该模型的效果进行了模拟,并对其结构进行优化,从而使各个效应能够互相耦合,使吸收层吸收率达到一个优值。结果表明,最终优化完成的结构的总体提升系数较常规太阳能电池提高了2.39倍。     

Ag—MgF_2弥散结构复合薄膜的光学吸收特性

金属纳米颗粒和电介质基体构成弥散结构复合薄膜,由于局域表面发生等离子体共振效应,复合薄膜在一定光谱范围内会出现吸收峰增强的现象,而金属颗粒体积分数是影响共振吸收峰位置和强度的关键因素.分别采用有效介质理论和时域有限差分法对复合薄膜的吸收特性进行计算,讨论改变掺混颗粒体积分数对薄膜吸收率的影响.研究得出,随着体积分数的增加,更易在可见光波段产生强吸收峰.这一研究结果有助于掌握弥散结构复合薄膜吸收特性的影响机理.     

溅射时间对CIGS薄膜的结构及性能影响

选择铜铟镓硒(CIGS)四元合金靶材,采用一步磁控溅射法在钠钙硅玻璃衬底上制备CIGS薄膜。重点研究了溅射时间对CIGS薄膜结构及性能的影响。采用XRD、SEM、UV-Vis及四探针测试仪对薄膜进行表征。结果表明,随着溅射时间的增加,薄膜增厚,薄膜的结晶度变好,颗粒增大尺寸约1mm,电阻率明显降低,可见光的吸收系数接近105 cm-1。CIGS吸收层的性能对改善CIGS薄膜光伏电池的光转换效率非常有利。     

纳米硅薄膜厚度对其反射与吸收性能的影响

针对纳米硅薄膜的厚度会影响其反射与吸收性能的问题,采用时域有限差分(FDTD)方法对纳米硅薄膜进行了模拟计算。分析了纳米硅薄膜对入射电磁波的衰减现象,并详细地讨论了纳米硅薄膜的厚度对其反射率、吸收率及其他光学性能的影响。计算结果表明,纳米硅薄膜对入射电磁波存在显著的吸收作用,硅材料的薄膜化有效地增强了其吸收率,厚度为650 nm的硅薄膜在入射光波长为481 nm时吸收率可达0.62,而半无限型体材硅的吸收率仅为0.48。纳米硅薄膜的反射率、透射率和吸收率随其厚度的变化均呈现出明暗相间的条纹结构,表明薄膜干涉效应对其性质有显著的影响。其中,厚度为500 nm的硅薄膜在宽光谱范围内具有较高的吸收率,适合新一代光电器件方面的应用。     

有机无机钙钛矿薄膜的间歇式退火和光电性能

为了改进空气环境条件下有机无机钙钛矿薄膜的制备工艺,开发了一种间歇式退火(intermittent annealing,IA)方法,以制备高质量无针孔的钙钛矿薄膜,优化光电性能.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射谱(X-ray diffraction,XRD)、紫外可见吸收(ultraviolet-visible,UV-Vis)光谱、光致发光(photoluminescence,PL)光谱等表征,系统比较了在空气环境条件下反溶剂一步法旋涂制备钙钛矿薄膜工艺中,普通退火(traditional annealing,TA)方法和间歇式退火方法处理得到的卤化铅甲胺有机钙钛矿薄膜的形貌、结构和光电性能.结果表明,对于MAPbI_3、MAPbIBr_2和MAPbI_2Br钙钛矿材料,采用间歇式退火方法制备的薄膜均匀致密无针孔,晶粒尺寸显著增大,薄膜结晶性提高,在可见光范围内光吸收能力更强.在空气环境下所得间歇式退火制备的MAPbI_3太阳能电池器件在AM 1. 5的模拟太阳光下,光电转换效率可达11. 5%(有效面积0. 24 cm~2),而在空气环境下以普通退火方法制备的器件的光电转换效率为8. 9%,间歇式退火样品的光电转换效率有大幅度提高.     

超声对X射线分析光栅铋填充率影响研究

改进的微铸造技术利用Bi2O3代替Si O2作为浸润层,以提升X射线吸收光栅中铋的填充率.通过源光栅发现,铋填充率很大程度上取决于初始浸润材料Bi(NO3)3的覆盖程度.提出使用超声的方法,使丙酮携带Bi(NO3)3进入高深宽比分析光栅结构内部,并覆盖在侧壁表面,待Bi(NO3)3高温分解为Bi2O3后,利用Bi2O3与铋的浸润性使铋完全进入分析光栅结构内部.实验结果表明,相比不使用和使用频率如40、120及170 k Hz的超声,80 k Hz的超声更有助于提高铋的填充率,同时还表明超声具备向高深宽比结构内辅助填充物质的能力.     

基于神经网络的纳米光子结构逆设计

同扫描参数优化的方法相比,神经网络模型可以在设计误差很小的情况下大大提高结构逆设计的效率。在模拟器与发生器串联的复合模型基础上,提出了2种有效的神经网络复合模型:基于生成对抗思想引入评价模块的复合模型和基于多任务学习增加模拟器模块的复合模型。在传输矩阵法模拟的数据集上进行有效训练后,将2个模型应用于多层薄膜吸收光谱的逆设计,并用具有特殊形状的目标光谱验证了2个模型的逆设计结果。最后,利用多任务串联网络模型设计了多层太阳能吸收器结构参数,在300~1500nm范围内,平均吸收率可达96%。     

基于单片机的太阳能最大功率自动追踪系统

为提高太阳能吸收率,介绍一种能有效提高太阳能吸收率的自动追踪系统.该系统利用单片机为控制器,采用寻求最大功率点的方法,控制步进电机带动太阳能电池板根据吸收功率的大小自动旋转,使电池板始终保持在太阳能吸收率最高的位置,以实现太阳能资源的更好转化利用.     

氨甲环酸对于CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池性能优化

研究不同摩尔分数氨甲环酸的CsPbI₂Br钙钛矿前驱液旋涂退火制得的钙钛矿吸光层薄膜对钙钛矿电池器件性能影响。在实验中检测出当前驱液中氨甲环酸摩尔分数达到0.5%时,钙钛矿吸光层薄膜的微观形貌,薄膜结晶性及光生载流子迁移率均得到明显改善,CsPbI₂Br基钙钛矿电池器件光电转化效率为12.14%达到最佳。因此,CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池中加入适量的氨甲环酸是一种优化吸光层薄膜,提高钙钛矿太阳能电池性能的可靠途经。