多孔硅在多晶Si太阳电池中的应用研究

采用化学腐蚀法分别在单晶Si和多晶Si上制备了多孔Si。对室温下HF、HNO3的不同配比进行了实验比较,用显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了多孔Si的表面形貌,用紫外激发观察了它的荧光光谱并用反射光谱测试结果研究了多孔Si的光学特性。采用一步多孔Si法制备了1cm×1cm的单晶和多晶Si电池,比较了制备多孔Si前后电池的各项性能参数。实验表明:多孔Si对于提高单晶Si和多晶Si电池的电学特性都有重要作用。     

SnO2光透射率气敏薄膜的制备

采用溶胶-凝胶技术,利用旋转涂膜法制备非晶态二氧化锡薄膜,常温下在含有CO的气氛中光通过薄膜的透射率变大,对CO有较高的灵敏度.对制备过程中出现的实验现象、制备机理及薄膜的结构和特性进行了研究.     

多孔硅的光电性质及在太阳能电池中的应用

论述了多孔硅电化学和化学的腐蚀机理以及多孔硅的光电性质,提出多孔硅在太阳能电池应用中存在的一些实际问题。     

平面波导光传感器的研究进展

高灵敏度的光传感技术在工业过程控制、环境监测、食品安全、国家安全等领域具有重要的应用.随着平面光集成制备技术的发展,光传感器件也从研究开发光纤传感器拓展到便于集成的平面波导光传感器,特别是采用多孔、易掺杂的溶胶一凝胶材料作为化学、生物医学探测的光传感媒介.综述了平而波导光传感器的研究现状与发展趋势,讨论了器件的光传感原理与结构,介绍了其在化学、生物医学、环境检测等方面的虚用.     

多孔硅中的新量子限制态和PL光谱

由大量ＰＬ和ＰＬＥ光谱的实验分析得出多孔硅的发光既具有纳米硅中带带跃迁的特征，又受不同表面状态的制约．本文从多孔硅表面化学键叠加构成二维界面势的模型出发提出了表面化学键制约量子限制态．用简单的有效质量计算模型求出了这种新量子态的能级、能谷混合系数、电子波函数及跃迁选择定则、通过这种新量子态解释了多孔硅ＰＬ和ＰＬＥ光谱的实验特性．     

P-nc-si:H薄膜材料及在微晶硅薄膜太阳电池上应用

对RF PECVD技术沉积p nc Si:H薄膜材料进行了研究。随着功率的增大材料的晶化率增大。B的掺杂可以提高材料的电导率,同时会抑制材料的晶化,在纳米Si薄膜材料中B的掺杂效率很高,少量的B即可获得高的电导率,而对材料晶化影响不大。用比较高沉积功率和少量B的方法获得了高电导率、宽光学带隙和高晶化率的P型纳米Si薄膜材料(σ=0.7S/cm,Eopt>2.0eV)。将这种材料应用于微晶硅(μc Si)薄膜太阳能电池中,电池结构为:glass/SnO2/ZnO/p nc Si:H/I μC Si:H/n Si:H。首次获得效率η=4.2%的μC Si薄膜太阳能电池(Voc=0.399V,Jsc=20.56mA/cm2,FF=51.6%)。     

溶胶—凝胶法在平面光波导薄膜中的应用

溶胶－凝胶工艺在薄膜制备方面有其独特的优越性，如工艺过程温度低，成分均匀、纯度高，成膜面积大等。近年来已在薄膜制备方面得到广泛应用。本文简要地了溶胶－凝胶工艺在制备平面光波导薄膜中的应用。     

掺杂在SiO2中的ZnSe纳米晶的结构、尺寸及稳定性

利用溶胶-凝胶工艺和原位析晶技术，制备出外观透明的ZnSe纳米晶掺杂的SiO2玻璃。利用X-射线衍射研究了SiO2基质中纳米晶的相结构，根据衍射结果，利用谢乐公式计算了纳米晶的尺寸，并使用UV-Vis吸收光谱研究了纳米晶尺寸与制备工艺的关系。利用X射线光电子能谱，通过分析纳米晶中Zn，Se的化学状态研究了纳米晶的稳定性问题，结合XRD的分析结果讨论了SiO2基质对钠米晶稳定性的影响。     

Er^3＋-activated silica inverse opals synthesized by the solgel method

We present the details of the sol-gel processing used to realize inverse silica opal,where the silica was activated with 0.3 mol% of Er3 ions. The template(direct opal) was obtained assembling polystyrene spheres of the dimensions of 260 nm by means of a vertical deposition technique. The Er3 -activated silica inverse opal was obtained infiltrating,into the void of the template,the silica sol doped with Er3 ions and subsequently removing the polystyrene spheres by means of calcinations. Scanning electron microscope showed that the inverse opals possess a fcc structure with a air hollows of about 210 nm and a photonic band gap,in the visible range,was observed from reflectance measurements. Spectroscopic properties of Er3 -activated silica inverse opal were investigated by luminescence spectroscopy,where,upon excitation at 514.5 nm,an emission of 4I13/2 → 4I15/2 of Er3 ions transition with a 21 nm bandwidth was observed. Moreover the 4I13/2 level decay curve presents a single-exponential profile,with a measured lifetime of 18 ms,corresponding a high quantum efficiency of the system.     

有机/无机杂化SiO2/Si光波导薄膜的制备及表征

采用有机/无机杂化溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了SiO2光波导薄膜材料.采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)作为反应先躯体,四丙氧基锆(ZPO)作为调节折射率的材料,正丙醇(n-propyl alcohol)为溶剂,利用旋涂方法在Si基片上成膜,采取低温长时间、高温短时间的热处理方式,制备出无龟裂薄膜.分别采用棱镜耦合仪和原子力显微镜(AFM)研究了不同溶剂量和不同ZPO量情况下,薄膜的折射率、厚度以及表面形貌变化情况.研究结果表明:通过调节正丙醇的用量,可以实现薄膜厚度可控;通过调节ZPO的用量,可以实现薄膜折射率可控;薄膜的表面平整度非常好,在5μm× 5μm的扫描范围内,表面粗糙度小于0.430 nm,表面起伏度小于0.656 nm.     

a—Si太阳电池陷光结构的新模型及其优化

我们在分析陷光结构的表面形貌后,对陷光结构提出一个新的模型,并用它计算和分析析射率、形貌和膜厚等参数对陷光效果的影响。通过计算,我们找出这些参数的最佳值,并依此对陷光结构进行优化,以提高非晶硅太阳电池的效率和稳定性。     

用于高效太阳电池的硅基微纳结构及制备

介绍了用于高效太阳电池的几种硅基微纳结构的最新研究进展,重点介绍了几种硅基微纳结构的制备方法,如阳极腐蚀制备多孔硅、各向异性制绒以及气液固(VLS)生长纳米线等,并对各种方法的特点作了分析比较,指出了各种方法存在的问题。最后对今后研究的方向做了展望,由于太阳电池在性能提高以及产业应用方面的需求,未来用于高效太阳电池的硅基微纳结构仍是研究的热点之一。进一步提升其对太阳电池效率的优化能力将是研究的重要关注点,而其制备技术也将向着低成本、大规模及可控制的方向发展。     

三维紧凑型半球凹坑阵列玻璃基在非晶硅薄膜电池中的应用

研究了一种紧密型半球凹坑阵列光子晶体玻璃基,并将其运用在非晶硅薄膜太阳电池结构.用FDTD方法对玻璃基进行了透射衍射场分布计算,用RCWA方法对基于此基底的非晶硅薄膜结构进行仿真优化,得到了0.6μm周期、最小基底厚度0.6μm的优化结构,与平板结构相比较0.3～0.8μm波段平均反射率降低了51.5％,平均吸收率增加了18.6％.薄膜电池结构随入射角度的增大,反射率峰值发生蓝移且明显降低,在50°～65°入射角范围内全波段具有约6％的平均反射率.     

硅光电池的激光损伤机制

研究了激光对硅光电池的损伤，实验表明，损伤前后的饱和开路电压相等，损伤程度取决于损伤面积，损伤后伏安曲线变得平直，说明文献［１］提出的锑化钢光伏型探测器激光损伤的并联电阻模型有普遍意义。实验还发现激光损伤将导致反向击穿电压降低。     

硅薄膜太阳电池高效陷光结构的研究

利用严格耦合波分析方法和模式传输线理论,对硅薄膜太阳电池结合DBR（Distributed Bragg Reflector,分布布拉格反射器）和衍射光栅的叠层底部背反射器结构进行了优化设计。结果表明,光栅周期、光栅厚度和光栅宽度分别为0.5λg、0.18λg、0.48λg（λg为硅的带隙波长）以及对应的DBR中心波长为0.85μm时,太阳电池对光子的总吸收最强,且总吸收的提高主要来自于对长波光子的吸收增强,提高了薄膜太阳能电池对长波光子的陷光能力。     

利用SiO2颗粒增强薄膜太阳能电池中硅膜对入射可见光的吸收

以正硅酸乙酯(TEOS：Tetraethoxysilane)、氨水、乙醇(EtOH：Ethyl Alcoh01)、去离子水为原料,采用溶胶-凝胶法,在普通玻璃衬底的上表面制备出一层最大粒径在400nm左右的SiO2颗粒,利用这层颗粒对可见光的散射作用,提高Si薄膜对入射可见光的吸收率。在相同的沉积条件下,分别在带有该层颗粒的玻璃和普通玻璃的E表面沉积了同样厚度的Si薄膜,制成两组样品。通过比较这两组样品在可见光波段的漫反射率和透射率以及Si薄膜样品的暗电导和定态光电导,证明该层颗粒增强了Si薄膜对入射可见光的吸收,有一定的实用前景。     

NaOH-NaClO腐蚀液制备太阳电池用多晶硅绒面的研究

介绍了一种采用NaOH-NaClO混合腐蚀液制备多晶硅绒面的新方法。研究结果表明,当VNaOH:VNaClO=1:3,NaOH浓度为17%,腐蚀温度为80℃,腐蚀时间为20min时,能够得到均匀的沟壑状凹坑多晶硅绒面,腐蚀后硅片表面的反射率与未腐蚀的硅片表面的反射率相比,降低近30%。另外,与传统的HF:HNO3酸腐蚀工艺相比,这种新型腐蚀工艺不仅可以获得反射率更低的多晶硅绒面结构,而且反应过程中产生的具有高度活性的氯离子可以作为很好的吸杂剂,降低一些有害的金属杂质的活性以提高太阳电池的开路电压,同时也省去了在产业化生产过程中的盐酸处理,从而改善了生产环境。     

微晶硅材料高速生长及其在太阳能电池中的应用

高气压耗尽RF-PECVD在高速生长优质微晶硅材料和太阳能电池方面具有巨大的优势.采用这种沉积方法,本征微晶硅材料的生长速度提高到0.32 nm/s,晶化率达58.2%.把这种高速生长的微晶硅材料用作太阳电池的本征吸收层,在没有优化工艺参数和没有采用ZnO增反电极时,电池的转换效率达到4.8%.     

All‐Solution‐Processed Random Si Nanopyramids for Excellent Light Trapping in Ultrathin Solar Cells

Si nanopyramids have been suggested as one of the most promising Si nanostructures to realize high‐efficient ultrathin solar cells or photodetectors due to their low surface area enhancement and outstanding ability to enhance light absorption. However, the present techniques to fabricate Si nanopyramids are either complex or expensive. In parallel, disordered nanostructures are believed to be extremely effective to realize broadband light trapping for solar cells. Here, a simple and cost‐effective method is presented to form random Si nanopyramids based on an all‐solution process, the mechanism behind which is the successful transfer of the generation site of bubbles from Si surface to the introduced Ag nanoparticles so that OH^? can react with the entire Si surface to naturally form random and dense Si nucleus. For optical performance, it is experimentally demonstrated that the random Si nanopyramid textured ultrathin crystalline Si (c‐Si) can achieve light trapping approaching the Lambertian limit. Importantly, it is revealed, by numerical calculations, that random Si nanopyramids outperform periodic ones on broadband light absorption due to more excited optical resonance modes. The finding provides a new opportunity to improve the performance of ultrathin c‐Si solar cells with a simpler process and lower cost.