薄膜太阳能电池的研究进展

第二代薄膜电池有希望能大幅度降低电池的成本,真正实现太阳能电池的大规模应用.本文详细介绍了第二代薄膜电池的分类、制备工艺以及研究现状等.     

SnS / ZnO 叠层太阳能电池的制备及性能研究

目的获得光电性能较佳的Sn S/Zn O叠层太阳能电池。方法通过磁控溅射法,采用不同的溅射参数在FTO玻璃上制备Sn S和Zn O薄膜,研究Sn S和Zn O薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能,最终获得制备叠层太阳能电池的最佳方案。结果沉积Sn S薄膜的溅射功率、沉积时间、工作气压为28W,40 min,2.5 Pa和36 W,25 min,2.3 Pa时,获得的两种Sn S薄膜均在(111)晶面具有良好的择优取向,晶粒较大,表面致密光滑,禁带宽度分别为1.48,1.83 e V。沉积Zn O薄膜的溅射功率、溅射时间、工作气压为100 W,10 min,2.5 Pa时,Zn O薄膜的结晶性能更优,透过率更大,适合作为太阳能电池的n层。以宽禁带Sn S(1.83 e V)为外p型吸收层,窄禁带宽度Sn S(1.48 e V)为内p型吸收层制备的FTO/n-Zn O/p-Sn S(1.83 e V)/n-Zn O/p-Sn S(1.48 e V)/Al叠层太阳能电池,其光电转化效率为0.108%,短路电流为0.90 m A,开路电压为0.40 V。结论制得的叠层太阳能电池性能较传统单层太阳能电池更优。     

钙钛矿太阳能电池稳定性的研究进展

回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历程,总结了影响钙钛矿太阳能电池稳定性的几个重要因素,包括水汽、氧气、光照和高温条件对钙钛矿层的化学稳定性以及电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)和制备工艺对电池稳定性的影响。对稳定机制进行了分析,提出了改善稳定性的一些方法,并根据目前的研究成果展望了钙钛矿太阳能电池的发展趋势。     

染料敏化太阳能电池用钌系光敏化剂研究进展

钌系光敏化剂作为染料敏化太阳能电池(DSSC)敏化剂组件中最重要光敏化剂之一,近年来受到国内外研究人员的重视及研究。其中,以羧酸联吡啶钌配合物为光敏化剂的DSSC器件表现出最好的综合性能。简要介绍了钌系光敏剂的结构,以及其性能的主要影响因素。按照各个光敏化剂的结构,分别阐述了固定配体(含羧基、磺酸基等)和辅助配体(二联吡啶衍生物等)对钌系光敏化剂综合性能的影响,同时给出了对应的各类光敏化剂最新研究进展。     

韩科学家利用激光焊接太阳能电池大幅提高组件效率

染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSSC)有电荷收集力强、高开路电压及填充率佳等优点,但是它们无法完全吸收可见光及近红外光,因此短路光电流密度比不上无机光伏材料。如何增加光电流成为提升DSSC组件的关键因素。     

贵金属团簇在染料敏化太阳能电池中的研究进展

贵金属团簇可用作太阳能电池的染料敏化剂。综述了银、金、铜、银-金和银-铜团簇的制备方法、团簇的粒径和紫外-可见吸收光谱特征,比较了几种贵金属团簇敏化太阳能电池的性能。对比表明,双金属团簇作为染料敏化剂时比单金属团簇具有更好的性能,并可降低成本。要实现贵金属团簇的实际应用,需加强在合成方法、电极的制备和电解液在电池中的作用机理等方面的研究。     

真空蒸镀钙钛矿太阳能电池器件工艺研究进展

钙钛矿太阳能电池器件因其优异的材料性能已经取得最高25.7%的光电转换效率。常见的钙钛矿薄膜的制备方法分为溶液法和真空蒸镀法。其中真空蒸镀法凭借其无溶剂化的特点,具有环境污染小、膜层致密性高、生产效率高,以及较为容易实现大面积连续化高通量制备等优点,在钙钛矿太阳能电池器件制备领域具有独特优势。针对真空蒸镀法制备高质量钙钛矿薄膜的技术,对真空蒸镀的基本工作原理及应用于钙钛矿薄膜制备的真空设备系统进行介绍,并以钙钛矿太阳能电池光电转换效率为切入点,介绍基于真空蒸镀技术制备钙钛矿太阳能电池器件及优化其光电转换效率的研究进展。探究真空蒸镀设备改进策略（温控系统和蒸发源设置）、蒸镀工艺条件（投料量、蒸镀距离、蒸镀时间、室体内压力、薄膜退火温度及时间）、基底材料极性对钙钛矿薄膜结晶度和晶粒尺寸的影响因素,为采用真空蒸镀技术制备具有高光电转换效率的钙钛矿太阳能电池器件提供重要的理论基础及研究思路。最后,总结真空蒸镀钙钛矿太阳能电池的工艺流程,从降低生产成本与提高生产效率的角度出发,提出连续化生产钙钛矿太阳能电池的构想,并对其商业化发展方向进行展望。     

反蛋白石结构大孔碳材料的制备及其在染料敏化太阳能电池对电极中的应用

以胶体晶体为牺牲模板合成反蛋白石结构碳(Inverted opal carbon,IO-C)材料,借助扫描电镜和透射电镜分析IO-C材料样品的形貌和微观结构,考察对电极中IO-C负载量对染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells,DSSC)光电转化性能的影响。结果表明:IO-C对电极DSSC的光电性能随着碳负载量的增加而提高,这可能与电荷转移电阻的降低有关。在本研究条件下,当碳负载量超过332μg/cm2时,进一步增大负载量对电池性能的提高并无明显帮助。相对于商用铂对电极电池(η=5.61%),IO-C对电极电池可以获得相近的光电转化效率(η=5.27%)。     

有序多孔氧化铝模板及 ZnO 沉积膜的制备与表征

采用二次阳极氧化法制备有序多孔氧化铝模板(AAO),探讨了氧化时间、磷酸溶液浸泡后处理对氧化铝表面形貌的影响。以AAO为模板沉积ZnO薄膜,通过SEM,XRD,EDS,AFM等技术对氧化铝模板及ZnO薄膜进行表征,结果表明,有序多孔层为非晶态氧化铝。研究了以AAO为模板沉积ZnO薄膜作光阳极的染料敏化太阳电池的光电转换性能,得出其转换效率为0.34%。     

非晶硅薄膜太阳能电池自动装箱机的研制

国内现有的非晶硅薄膜太阳能电池的生产线，除了封装入箱之外已经完全实现自动化。目前装箱工作由人工完成，劳动强度大、成本高。为了实现自动化，降低成本，通过分析装箱的工艺流程，设计出一种全自动装箱机。该机由伺服电机和气缸驱动，PLC控制，将装箱工作的3个动作分3个工位完成，运用机电一体化技术，将繁重的人工装箱改进为全自动机械装箱，节约了人力，降低了生产成本。     

铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究进展及发展前景

介绍了薄膜太阳能电池结构、性能特点以及目前在研究和生产过程中铜铟镓硒电池的制备方法;阐述了国内外在铜铟镓硒薄膜太阳能电池方面研究开发现状。最后探讨了铜铟镓硒太阳能电池存在的问题及今后研究方向。     

掺硼和掺磷的氢化纳米硅薄膜及其应用于类叠层太阳电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积法,制备了掺硼和掺磷的氢化纳米硅薄膜(nc-Si∶H),并将其应用于纳米硅薄膜类叠层太阳电池中。分析了薄膜样品的光学性能及表面形貌,结果表明:P型掺硼纳米硅薄膜的光学带隙为2.189 eV,电导率为8.01 S/cm,霍尔迁移率为0.521 cm2/(V.S),载流子浓度为9.61×1019/cm3;N型掺磷纳米硅薄膜的光学带隙为1.994 eV,电导率为1.93 S/cm,霍尔迁移率为1.694 cm2/(V.S),载流子浓度为7.113×1018/cm3;两者的晶粒尺寸都在3～5 nm之间,晶态比都在35%～45%之间,并且颗粒沉积紧密,大小比较均匀。制备了大小为20 mm×20 mm,结构为Al/AZO/p-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/n-nc-Si∶H/p-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/n-c-Si/Al背电极的纳米硅薄膜类叠层太阳电池,通过I-V曲线测试,其VOC达到544.3 mV,ISC达到85.6 mA,填充因子为65.7%。     

氧对CIS薄膜太阳能电池开路电压的影响

采用硫化Cu-In前驱膜的方法制备CuInS2薄膜,通过分析CIS薄膜制备过程中不同阶段样品中的氧,讨论了氧的来源及其存在形态,以及对CIS层开路电压可能造成的影响。用扫描电镜（SEM）和能量色散谱仪（EDS）研究前驱膜的形貌及其成分,用X射线衍射仪（XRD）表征薄膜的结构,用俄歇电子能谱（AES）对硫化薄膜中各元素沿深度方向的分布进行了检测,最后用I-V测试仪对硫化膜的开路电压进行测量。结果表明,CuInS2薄膜中的氧来源于Cu-In前驱膜,氧主要以Cu2In2O5的形式存在于CIS/Cu-In界面处,由于氧化物在硫化反应过程中影响了Cu和In向外表面的扩散,从而影响了CIS薄膜的成分和CIS太阳能电池的性能。     

Fabrication of Nano-TiO2 Coating for Dye-Sensitized Solar Cell by Vacuum Cold Spraying at Room Temperature

Deposition of nanocrystalline TiO₂ coating at low temperature is becoming more attractive due to the possibility for continuous roll production of the coating for assembly lines of dye-sensitized solar cell (DSC) at a low cost. In this study, porous nano-TiO₂ coating was deposited by vacuum cold spraying (VCS) at room temperature on a conducting glass substrate using commercial P25 nanocrystalline TiO₂ powder. The microstructure of TiO₂ coating was characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM) and nitrogen adsorption test. A commercial dye (N719) was adsorbed on the surface of TiO₂ particles within the coating to assemble a DSC. The cell performance was evaluated by employing simulated solar light at an intensity of 100 mW/cm². The results showed that TiO₂ coating was deposited by the agglomerates of nano-TiO₂ powders. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) test of the as-sprayed TiO₂ coating yielded a porosity of 49% and an average pore size of 17 nm. The assembled solar cell yielded a short-circuit current density of 7.3 mA/cm² and an energy conversion efficiency of 2.4%. The test results indicate that VCS was a promising method to deposit nanocrystalline TiO₂ coatings at low temperature applied to DSCs. This article is an invited paper selected from presentations at the 2007 International Thermal Spray Conference and has been expanded from the original presentation. It is simultaneously published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2007.     

Strategy to Improve the Performance of Dye-sensitized Solar Cells Based on TiO2 Films Prepared by Room Temperature Cold Spray

Dye-sensitized solar cells(DSCs)are promising photochemical solar cells owing to their high efficiency and low cost.In this study,the influence of cell geometry,electrolyte composition,and counter electrode(CE)characteristics on the performance of DSCs was investigated to aim at improving the cell efficiency.Using an U-type cell geometry proposed decreased the internal resistance of DSCs and therefore increased the fill factor and energy conversion efficiency.The addition of DMPII to the I-/I3-based electrolyte increased the open-circuit voltage by decreasing the dark current.Compared to the DSCs with the Pt CE prepared by the thermal decomposition of H2PtCl6,the DSCs with the sputtered Pt CE showed a higher fill factor and short-circuit current density,owing to the high electrical conductivity and enhanced light-reflecting ability of the mirror-like sputtered Pt CE.Based on these results,the energy conversion efficiency of the DSC with the TiO2 porous films fabricated by a room temperature cold spray method was increased from 3.93%to 5.11%.The relatively high efficiency shows that the room temperature cold spray is a prospective method in fabricating nanocrystalline TiO2 films for flexible DSCs.     

GaAs/Ge太阳能电池用锗单晶的研究新进展

硅太阳能电池由于光电转换效率低和温度特性差等因素,最近几十年其在聚光光伏技术中并没有得到更大的发展,而砷化镓及相关Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池因其高光电转换效率而越来越受到关注,尤其是用于空间电源。目前国内外对太阳能电池的的研究主要集中在以锗晶片作基板的多结高效GaAs/Ge太阳能电池上,本文主要介绍了GaAs/Ge太阳能电池用锗单晶目前国内外的研究新进展,并对高效率太阳能电池用锗晶片的发展进行了展望。     

硅基太阳能电池专利技术现状及其发展趋势综述

本文从探究专利分布和布局的角度出发,选择硅基太阳能电池作为主题,通过标准的检索方式,使用关键词并结合国际专利分类号,对中国专利检索数据库中的中国发明专利申请进行了全面的检索,得到相关的发明专利申请,对上述数据进行细致的手工筛选分类,并作了深入的研究分析,揭示了我国硅基太阳能电池领域内发明专利申请的当前状况和未来的发展趋势.