太阳电池内部电阻对其输出特性影响的仿真

通过对太阳电池的等效电路进行分析,建立了太阳电池的计算机仿真模型,定量地模拟了在一定光照下太阳电池内部的等效并联电阻及串联电阻对其伏安特性、开路电压、短路电流及填充因子的影响的程度。仿真结果表明：等效并联电阻产生的漏电流会影响太阳电池的反向特性和正向小偏压特性,且并联电阻影响其开路电压,但对短路电流基本没有影响；等效串联电阻会影响太阳电池的正向伏安特性和短路电流,而对开路电压没有影响；另外,并联电阻的减小和串联电阻的增大都会使太阳电池的填充因子和光电转换效率降低。仿真结果与实际测量的数据取得了相一致的结论。     

氮化硅抗反射膜MIS/IL硅太阳电池光辐照不稳定性的实验研究

对氮化硅抗反射膜MIS/IL硅太阳电池在光照下对不稳定现象的实验研究结果表明:电池蜕变过程和辐照光源、光强、抗反射膜中的正电荷密度等密切相关,而和电池的工作状态(如开路,短路或负载等)无关。光照-退火循环实验和蜕变电池的静置恢复实验说明光照下的电池蜕变是一种由短波长光子(如紫外光)诱导产生的可恢复的物理过程。用MNOS电容器和NOS源漏器件模拟氮化硅抗反射膜MIS/IL太阳电池的活性区域,对光照前后Si_3N_4-SiO_x-Si系统的界面电荷特性研究的结果表明:紫外光照射后,Si_3N_4-SiO_x-Si界面正电荷密度减少,照度为4×10~4勒克斯、辐照时间15分钟可使正电荷密度减少4.8×10~(12)cm~(-2)。抗反射膜内正电荷密度的减少,是由于短波长光子激发热电子向氮化硅膜中注入所致。     

激光掺杂选择性发射极技术在PERC单晶硅太阳电池中的应用

以激光掺杂选择性发射极(LDSE)技术在PERC单晶硅太阳电池中的应用为研究对象,使用太阳电池单二极管模型模拟了反向饱和电流密度与开路电压、比接触电阻与填充因子之间的关系;测试了不同激光功率和激光划线速度对扩散后方块电阻变化值的影响,并通过扫描电镜(SEM)对硅片表面形貌和电化学电容-电压(ECV)法对发射极表面浓度和结深进行了表征;采用5主栅金属化图形设计PERC单晶硅太阳电池,通过LDSE工艺参数优化,制备了平均转换效率达到21.92%的PERC单晶硅太阳电池。研究结果表明,LDSE技术可提高PERC单晶硅太阳电池的外量子效率(EQE)短波蓝光响应和转换效率。     

非晶硅p-i-n电池中空穴的收集长度

测量p-i-n电池单色光的光生电流随外电压的变化,可得出空穴的收集长度。空穴的μτ乘积在3×10~(-9)—1×10~(-8)cm~2/V,空穴收集长度和电池的填充因子有对应关系。由收集长度随外电压的变化可解释电池的收集效率随外电压的变化,只有FF很差的p-i-n电池,偏置光强才影响光生载流子的收集。一般的p-i-n电池,在不加偏置光条件下测得的收集效率反映AM1光强下的情况,这使p-i-n电池的测试更加简单。     

CH3NH3PbI3形貌对钙钛矿电池性能的影响研究

研究不同CH_3NH_3bI_3钙钛矿形貌对钙钛矿太阳电池光伏性能的影响。采用传统的一步法和三步法制备出不同CH_3NH_3bI_3钙钛矿形貌对电池的光伏性能有重要影响。结果表明,钙钛矿在TiO+2电子传输材料表面的覆盖程度对钙钛矿太阳电池的开路电压和填充因子有重要影响。三步法制备的钙钛矿太阳电池获得1.03 V的开路电压和20.25 mA/cm~2短路电流密度,而一步法只有0.72 V和18.42 mA/cm~2。同时,三步法制备的钙钛矿太阳电池的填充因子高达77.2%,相比一步法只有64.5%。2种方法制备的钙钛矿电池分别获得17.36%和8.55%的光电转换效率。利用电化学阻抗谱进一步分析一步法和三步法制备的钙钛矿太阳电池的内部电荷复合动力学过程,解释三步法制备的钙钛矿太阳电池获得更高开路电压的原因。     

连续旋涂提高钙钛矿太阳电池开路电压的研究

在钙钛矿太阳电池的制作过程中,通过改善旋涂方法和条件,可大大提高钙钛矿吸收层的结晶性以及太阳电池的光电转换性能。与常规的一次性旋涂方法相比,采用连续二次旋涂方法制作的钙钛矿薄膜更加致密,结晶性明显提高。旋涂时前驱液和衬底的温度会影响钙钛矿层的晶体结构,温度为60℃时,钙钛矿的平均晶粒尺寸约为500 nm,且晶粒之间致密排列,导致光学带隙增加。采用连续二次旋涂方法,在加热温度为60℃时制作的钙钛矿太阳电池的光电转换效率达到14.7%,其中短路电流密度、开路电压和填充因子分别为18.9 m A/cm~2、1.13 V和69%。与常规钙钛矿太阳电池相比,开路电压提高约100 m V。依据暗态J-V测试结果,二次旋涂工艺条件下,该光伏器件的反向饱和电流密度约为10~(-5)m A/cm~2,比一次旋涂工艺降低3个数量级。     

非晶硅太阳电池瓦

日本三洋公司试制成非晶硅太阳电池瓦,输出功率为2瓦的每片价格2000-2500日元。该太阳电池的面积为500cm~2,光电转换效率为6%(模拟阳光、AM1,100mW/cm~2),开路电压为9V(11个单元串联),短路电流为13mA/cm~2,填充因子为0.57。     

电子束法制备Znln_2Se_4薄膜及其性质的研究

用电子束加热蒸发法制成0.1—1μ厚的ZnIn_2Se_4薄膜。确定了最佳成膜工艺条件,通过不同气氛的热处理可控制材料的导电类型。典型膜的电阻率是4.35×10~(-1)Ω-cm,Hall迁移率是106cm~2·V~(-1)·S~(-1),载流子浓度是1.36×10~(17)cm~(-3),禁带宽度为2.23eV。讨论了膜的电阻率、透光率随热处理气氛的变化规律,初步探讨了ZnIn_2Se_4膜的导电机理,并对制作n-ZnIn_2Se_4-p-Si光伏器件作了尝试。     

钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(4)

<正>2014年,中国科学院物理所孟庆波小组也制备了无空穴传输层的钙钛矿电池(TiO_2/CH_3NH_3PbI-3/Au),但对界面进行了调控处理,获得10.49%的电池效率~([15]),并对电池的I-V特性进行了系统分析,表明该类电池是一种典型的平面异质结电池,具有空间电荷区。但是,由于缺乏空穴传输层,这种钙钛矿电池的开路电压和填充因子还是偏小。2.3 p-i-n结构和场助收集图6为高效钙钛矿平面异质结太阳电池的能带图,结合文献报道的材料参数,我们重新标示了相关的能带参数,如图8所示。可以看出,ZnO/CH_3NH_3PbI_3/HTM为典型的n-i-p平面结构,n-ZnO为迎光面。这里HTM为空穴传输材料,即p型螺二芴(spiro-MeOTAD)。其中CH_3NH_3PbI_3为本征层(i层),即未人为掺杂,以保持材料低缺陷密度和高质量。i层具有适当     

纳米非晶硅(na-Si:H)P-i-n太阳电池

该文报道了通过适当氢稀释(RH=15)和合适的衬底温度(Ts=170℃)下，用PECVD制备得到的宽带隙氢化纳米非晶硅(na-Si：H)薄膜，并将其用作pin太阳电池的本征层。经过电池结构和工艺条件的优化设计，在p／i，i/n界面插入渐变带隙缓冲层，制备出了glass／ITO／p—a-SiC：H／i—na-Si：H／n—nc-Si：H／Al结构的pin太阳电池。电池初始开路电压(Voc)高达0．94V，同时还能保证0．72的填充因子(FF)。光电转换效率(Eff)达到8．35％(AM1．5，100mW／cm^2)。     

n型TOPCon太阳电池PECVD路线磷活性掺杂技术的改善研究

针对n型TOPCon太阳电池采用PECVD技术时存在的磷烷耗量偏高、多晶硅磷活性掺杂浓度偏低和多晶硅层场钝化效果偏差的问题，通过进行不同的原位掺杂非晶硅沉积工艺实验和磷沉积退火实验来寻找合适的解决方式。实验结果显示：1)采用变磷烷流量原位掺杂工艺的实验片的多晶硅磷活性掺杂浓度平均值比采用恒磷烷流量原位掺杂工艺的实验片的高2.19×1020/cm3;2)钝化效果方面，相较于采用恒磷烷流量原位掺杂工艺的实验片，采用变磷烷流量原位掺杂工艺的实验片的隐性开路电压和隐性填充因子分别高5 mV和0.42%;3)在采用变磷烷流量原位掺杂工艺的前提下，相较于采用常规退火工艺制成的太阳电池，采用磷沉积退火工艺制成的太阳电池的开路电压提高了3 mV，短路电流提高了0.02 mA，填充因子提高了0.54%，并联电阻增加了10Ω，光电转换效率提升了0.14%。采用PECVD技术路线制备TOPCon太阳电池时，变磷烷流量原位掺杂工艺搭配磷沉积退火工艺有明显的提升太阳电池光电转换效率的效果。     

非晶硅薄膜太阳电池的几个基本问题

本文讨论了本征层的内部电场、表面死层及其厚度测定、等效分流电阻及等效串联电阻。非晶硅太阳电池的性质首先取决于本征层的性质,为提高本征层内的电场,最重要的是降低迁移率隙中的定域态密度。表面重掺杂层本身是个死层,该层的厚度可由收集效率在兰-紫区的响应曲线求得。由光照情况下的I—V曲线,可分析出许多有用的情报。例如,内部光电流随偏压的变化,其作用相当于一个等效分流电阻,其数值可从短路点的斜率求得;而开路点的斜率则可用来判断电池是否存在额外的串联电阻。     

测量太阳电池结品质因子的新方法

本文报道了借助太阳电池在光照下的J—V曲线测试结品质因子的新方法。对高效率太阳电池,该方法不用知道其它参数便可通过光照下的J—V曲线确定其结品质因子;对于低质量太阳电池,在确定结品质因子时无需知道饱和电密度。本文对具有不同串联电阻及并联电阻的太阳电池进行了分析和计算,并对不同结构的太阳电池(n~+/p,MIS以及MINP)的结品质因子进行了测试,其值在1—2之间,与理论上的预测相当吻合。     

基于数据分析的钝化层钝化效果分析

太阳电池的钝化层直接影响太阳电池的性能,钝化层界面上固定电荷密度和缺陷密度是分析其钝化效果的关键参数。本文通过建立MOS模型来模拟钝化层的电容-电压(C-V)特性曲线,并使用函数表达模拟曲线,建立基于函数的数据库,将实验获取的C-V曲线与数据库进行比对找出实验数据对应函数,提取出钝化参数N_f和D_(it),并以此分析钝化层的钝化效果。     

丝网印刷电极多晶硅太阳电池的低能氢离子注入

本文报道了低能氢离子轰击具有丝网印刷电极结构的多晶硅太阳电池的钝化结果。研究了氢离子注入后单晶硅样品注入层的折射率N、吸收系数α和光学禁带宽度E_g的变化情况。结果表明,经氢离子处理后,多晶硅电池的开路电压增加10mV以上,短路电流密度增加12%-27％,暗特性也有明显改善,但串联电阻升高,填充因子F.F.衰减;单晶样品的折射率明显下降,吸收系数增至10~5/cm数量级,光学禁带宽度由1.1eV增至1.3eV。     

最佳缓冲层下微晶硅薄膜pin型太阳电池的数值模拟

运用由美国宾州大学开发的AMPS-1D计算机模拟软件,模拟了在最佳缓冲层和无缓冲层的情况下,太阳电池的各性能参数随本征层厚度的变化、太阳电池的J-V特性和量子效率以及不同晶化率的本征活性层对太阳电池各性能参数和量子效率的影响.模拟结果表明:在最佳缓冲层100nm时,太阳电池的各性能参数比无缓冲层时有所提高;随着本征层晶化率Xc的增大,太阳电池的量子效率QE在长波段有明显提高;本征层晶化率高的太阳电池,具有较高的短路电流.Jsc,低的开路电压Voc、转换效率Eff和填充因子FF.     

2.5千瓦非晶硅太阳电池系统

日本东京工业大学的一栋10层高的楼房顶上安装了一套非晶硅太阳电池系统。系统功率2.5千瓦,它共有12280片10×10cm~2的非晶硅太阳电池。电池由富士公司和三洋公司提供,富士公司的电池组件为5块×46列,电池衬底为不锈钢;三洋公司的组件为4块×50列,衬底为玻璃。为了比较单晶硅电池与非晶硅电池在风吹雨打、日晒夜露等自然条件下的变化,屋顶上还装有单晶硅太阳电池及太阳辐射计。     

效率10.1％的非晶硅太阳电池

日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO),最近研制出三层结构、面积为10×10cm~2、转换效率为10.1％的非晶硅太阳电池。以往这么大面积的叠层非晶硅电池的效率一般为9.5％。为使非晶硅太阳电池能在电力方面得以应用,需要提高效率,降低成本,提高可靠性。为了达到提高效率的目的,NEDO研究并开发了三层结构的太阳电     

活性层厚度及温度对有机太阳电池的数值分析

利用AMPS-1D软件研究以P3HT∶PCBM为活性层的异质结有机太阳电池的各项性能。仿真结果表明:器件的短路电流、开路电压、光电转换效率、载流子的复合率均随器件活性层厚度的增大而增大,但器件的填充因子和内建电场随厚度的增加而减小。温度影响开路电压,但对短路电流影响不大。通过曲线的拟合发现,填充因子随着活性层厚度的增加呈现一次指数衰减,光电转换效率呈现一次指数增加的趋势。     

nc-Si/c-Si异质结太阳电池优化设计分析

分析影响p+(nc-Si)/i(a-Si)/n(c-Si)异质结太阳电池性能的主要因素,获得纳米硅薄膜杂质浓度、本征层厚度以及背场对电池性能的影响规律。结果表明,当纳米硅薄膜中掺杂浓度增大时,该层大部分区域电场强度变大,短路电流和开路电压增大,有利于提高电池转换效率。优化的掺杂浓度应大于1×1018cm-3。当i层厚度大于30 nm时,电池转换效率η和电池填充因子FF急剧下降,优化的最佳厚度为10 nm。研究加入非晶硅背场提高电池效率的新途径,当引入厚10 nm的a-Si∶H(n+)背面场后,电池转换效率由21.677%提高到24.163%。