Si基太阳电池用SiNx:H薄膜的研究进展

SiNx:H薄膜因为具有良好的减反射性质和钝化作用,在晶体硅太阳电池(单晶硅、多晶硅)的研究和生产中得到越来越广泛的应用.介绍了SiNx:H薄膜在硅基太阳电池中的减反射和钝化作用,主要制备方法等研究现状,以及面临的问题和今后的研究趋势.     

T型发射区单晶硅太阳电池的输出特性研究

利用TCAD半导体器件仿真软件对具有T型发射区结构的单晶硅太阳电池进行了仿真研究。全面系统地分析了在不同衬底少子寿命情况下,不同T型发射区深度对太阳电池外量子效率、短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响。仿真结果表明:采用T型发射区结构可在一定程度上提高常规均匀发射区太阳电池的电学性能;T型发射区结构对700~1200nm长波段入射光的外量子效率具有明显的改善作用;当衬底少子寿命一定时,太阳电池短路电流密度、填充因子均随T型发射区深度的增大而增大,而开路电压随T型发射区深度的增大而减小;当T型发射区深度大于80μm时,对于低衬底少子寿命的单晶硅太阳电池,T型发射区结构对其转换效率的改善效果最为显著。     

硝磷酸腐蚀的CdTe太阳电池性能

CdTe薄膜的腐蚀是制作CdS/CdTe光伏电池的重要技术之一,本实验采用硝磷酸溶液（硝酸1%＋磷酸70%＋去离子水29%）腐蚀CdTe薄膜,通过XRD测试发现在CdTe膜上生成了碲层.随后,在腐蚀后的CdTe薄膜上分别沉积了几种结构的背接触层,并制备出相应结构的CdTe太阳能光伏电池.通过电池的光、暗I-V和C-V特性测试,以ZnTe/ZnTe：Cu/Ni为背接触的小面积太阳电池,其性能优于其它背接触的电池.实验结果表明器件性能与碲的生成和铜的扩散密切相关.     

热氧化对工业化n-TOPCon太阳电池的性能影响研究

借助磷掺杂多晶硅钝化接触结构卓越的钝化质量,n-TOPCon太阳电池可获得极佳的电学性能表现。在实际工业化制造过程,获得高性能量产n-TOPCon电池的关键之一是需要实现电池双面钝化结构的匹配与优化。对于硼扩散制备而成的电池正表面,工业上常采用叠层钝化膜沉积前添加热氧化工艺来优化钝化质量。该热氧化过程对n-TOPCon电池正反面钝化结构以及最终的电池电学性能可能造成的影响,进行了详细探究;发现热氧化过程可以优化重掺杂硼扩面的钝化质量,而对于轻掺杂硼扩面有害无益,同时热氧化会导致掺杂多晶硅钝化接触结构的钝化质量下降。未经过氧化处理的n-TOPCon电池在光注入退火工艺处理后可以获得更大的电学性能增益。使用无氧化工艺获得了平均效率达24.02%,最高效率为24.34%的量产n-TOPCon太阳电池。     

CuxTe薄膜的结构及其对CdTe太阳电池性能的影响

用真空共蒸发法制备了CuxTe薄膜并将其运用于CdTe太阳电池中.对薄膜进行了X射线衍射(XRD)分析,比较了有、无CuxTe插层的CdTe太阳电池的暗态,I-V特性和C-V特性.结果表明,刚沉积的薄膜非晶结构占主导地位,只有部分Cu/Te配比较低的薄膜出现多晶结构.CuxTe插层的引入有利于消除roll over(暗态I-V曲线饱和)现象,使电池的二极管理想因子和暗饱和电流密度降低,CdTe掺杂浓度增加,有效地改善了CdTe太阳电池的性能.用CuxTe薄膜作为背接触层,获得了效率为12.5%的CDS/CdTe小面积(0.0707cm2)太阳电池.     

具有复合背接触层的 CdTe多晶薄膜太阳电池

为了提高CdTe太阳电池的背接触性能,用共蒸发法制备了ZnTe：Cu和Cd1-xZnxTe多晶薄膜。研究结果表明：Cd1-xZnxTe多晶薄膜的能隙与锌含量呈二次方关系,ZnTe：Cu多晶薄膜能隙随着掺Cu浓度的增加而减小。分别用ZnTe／ZnTe：Cu和Cd1-xZnxTe／ZnTe:Cu复合膜作为背接触层,既能修饰异质结界面,改善电池的能带结构,又能防止Cu原子向电池内部扩散。因此获得了面积0．502cm^2,转换效率为13．38％的CdTe多晶薄膜太阳电池。     

碲化锌的电导率温度关系及其在碲化镉太阳电池组件中的应用

用ZnTe/ZnTe:Cu复合层作为背接触层,能很好的解决CdTe太阳电池的欧姆接触问题.以前的研究表明,ZnTe:Cu因掺铜浓度的不同,显示出不同的电导率温度关系.本文仔细观察了各种掺杂浓度ZnTe:Cu的电导率温度关系,并由此来选定掺铜浓度.实验还表明,对一个确定掺铜浓度的ZnTe/ZnTe:Cu复合层,其退火温度对CdTe太阳电池的性能影响很大.为此,本文发展了通过测试ZnTe/ZnTe:Cu复合层的电导温度关系,来确定退火温度的方法.目前,用ZnTe/ZnTe:Cu复合层作背接触材料,获得了转换效率为7.03%的中面积碲化镉薄膜电池集成组件.     

聚光背结背接触太阳电池发射区半宽度的优化研究

利用TCAD半导体器件仿真软件对中低倍聚光光伏系统中应用的N型叉指背接触(IBC)单晶硅太阳电池的电学性能进行了仿真研究。全面系统地分析了在不同聚光比情况下,单元电池发射区半宽度对聚光IBC太阳电池短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响。仿真结果表明:聚光IBC太阳电池的电学性能受到单元电池发射区半宽度和聚光比的显著影响。在不同的聚光比情况下,存在最优的发射区半宽度,使得聚光IBC太阳电池转换效率最高。随着聚光比的增大,最优的发射区半宽度减小。虽然增大聚光比可提高聚光IBC太阳电池的转换效率,但同时减小了最优的发射区半宽度及参考范围,增加了聚光IBC太阳电池的制备难度。     

IBC太阳电池非均匀掺杂衬底结构参数的优化研究

利用TCAD半导体器件仿真软件设计了一种具有非均匀掺杂衬底结构的N型插指背结背接触(IBC)单晶硅太阳电池.全面系统地分析了非均匀掺杂衬底结构的表面浓度和扩散深度对IBC太阳电池外量子效率、短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响.仿真结果表明:非均匀掺杂衬底结构在一定程度上可提高IBC太阳电池的转换效率;非均匀掺杂衬底结构当扩散深度一定时,存在最优的表面浓度,使得IBC太阳电池的转换效率最高,且非均匀掺杂衬底结构的扩散深度越浅,最优的表面浓度越高.当扩散深度为1.9μm时,最优的表面浓度为3×1016cm-3,电池效率为22.86％;当扩散深度减小到1.1μm时,最优的表面浓度大于1 × 1018cm-3,电池效率大于23.092％.当非均匀掺杂衬底结构的表面浓度一定时,随着扩散深度的增大,IBC太阳电池转换效率随之降低.     

VSe2薄膜的光电性质及背接触特性的研究

采用电子束蒸发法制备VSe2薄膜并进行退火处理,通过XRD、SEM、透过谱、Hall效应、电导率–温度关系等表征了薄膜的结构、形貌、光学和电学性质,用半导体特性测试仪研究了VSe2薄膜的背接触特性。结果表明:VSe2薄膜在一定的退火温度下结晶并呈稳定的六方相,VSe2薄膜为p型直接禁带跃迁材料,光能隙约2.35 eV。将VSe2作为背接触层应用于CdTe多晶薄膜太阳电池,消除了roll-over现象,有效提高了器件性能。     

高效本征薄层异质结(HIT)太阳电池技术研究进展

高效本征薄层异质结(HIT)是由本征钝化层沉积在a-Si/c-Si界面处组成,这种硅异质结(SHJ)结构由于钝化性能好,实际效率值往往比同质结电池更高。本文首先介绍了HIT高效电池发展现状、电池基本结构的特点,然后从制备工艺、钝化原理、能带带阶等几个方面对衬底层、非晶硅层(本征/掺杂)、TCO薄膜以及金属格栅电极展开讨论,并对未来高效HIT电池的工业化发展趋势做了展望。     

晶体硅电池产业化高效技术分析

毫无疑问,硅电池是促进光伏产业前进的中坚力量。而太阳电池组件中,大约80%的电力都来源于晶体硅组件。第一个晶体硅电池出现在1954年,恰宾和卡尔松等人在贝尔实验室用表面抛光的硅片制作PN结,然后分别在两侧蒸镀上金属电极,就制成了光伏转换效率达6%的世界上第一块实用性硅太阳电池,成为现代硅太阳电池时代的开始。经过几十年的发展,晶体硅太阳电池经历了几个快速发展期,效率得到不断攀升,从最初的8%提升至目前的25%(实验室效率),正如图1所示。很多实验室技术在经过多年开发后走向了产业,带动了很多新型产业化高效电池的出现,这些电池的产业化平均效率分别达到了18%(美国Innovalight公司的硅墨水技     

硅表面钝化及对异质结太阳电池特性的影响

研究了不同的晶体硅表面钝化方法,测试分析了硅片的少数载流子寿命以及对晶体硅/非晶硅异质结(HIT)太阳电池性能的影响。发现适当时间的HF溶液处理、氢等离子体处理和表面覆盖约3nm的本征非晶硅层能有效提高硅片的少子寿命,从而提高HIT太阳电池的开路电压。对电池制备工艺综合优化后,得到了基于n型晶体硅的光电转换效率为16.75%(Voc=0.596V,Jsc=41.605mA/cm2,FF=0.676,AM1.5,25℃)的HIT太阳电池。     

复合背接触层与背电极的匹配对CdTe太阳电池性能的影响

本文研究Ni和Au两种背电极在有、无ZnTe/ZnTeCu背接触层时对碲化镉太阳电池性能的影响及其机理.试验结果表明,在没有ZnTe/ZrTeCu复合背接触层时,Ni和Au相比,输入特性的填充因子(FF)较差,短路电流密度(Jsc)较大,转换效率(η)较低;在有zrTe复合背接触层时,Ni和Au相比,FF相差较小,而η因Jsc较大而较高.通过暗特性的测试,可以看到,在有了ZnTe复合背接触层以后,Ni作背电极的碲化镉太阳电池,其二极管因子(A)、暗饱和电流(Jo)和旁路电阻(Rsh)等三个参数降低的幅度都比Au作背电极的大.这和ZnTe复合背接触层使Ni背电极碲化镉太阳电池效率有更大提高是吻合的.分析表明,这主要是由于光生电流的增大导致了Jsc的增大.这样用Ni代替Au作背电极会带来降低成本和效率提高的双重改进.     

硝磷酸腐蚀对CdTe薄膜性能及背接触层的影响

采用硝磷酸(NP)背表面刻蚀工艺并结合真空共蒸发法分别沉积了几种背接触层材料,研究了NP腐蚀对CdTe薄膜性能及背接触层的影响.结果表明:NP腐蚀后在CdTe薄膜上产生了富碲层;退火后,碲容易与背接触材料中的铜反应生成CuxTe.通过严格控制和优化腐蚀工艺,选择ZnTe/ZnTe:Cu作为背接触层材料,可制备出优异性能的CdTe太阳电池.     

电磁发射的历史沿革及其发展趋势

回顾电磁发射技术的历史,针对不同种类的电磁发射分析其发展趋势,并着重介绍两种新型发射器——磁阻型螺线圈电磁发射器和同步线圈电磁发射器的基本模型与仿真研究。     

新型电梯自动化技术的特征及发展趋势

随着人类城市的不断膨胀和建筑技术的飞跃,人类高层建筑的纪录不断被刷新,建筑的高度、容量以及使用率和造型、结构复杂程度都远远超越传统建筑,传统电梯技术已经捉襟见肘,在这样的背景之下,新型电梯的研发受到广泛的关注。就将对其进行分析和讨论。     

三聚氰胺海绵基高效柔性脱硝催化材料的合成及性能研究

采用两步水热法在三聚氰胺海绵碳泡沫基底(MF)上原位合成MnCo纳米阵列脱硝催化剂用于NH3选择性催化还原NOx,并研究了Co改性对Mn-MF低温性能的影响.结果表明:Co改性可以显著提高Mn-MF的低温活性、N2选择性以及抗水抗硫性能;Mn2 Co-MF催化剂具有相对最优的低温活性,在140～220℃温度区间内,其脱硝效率可达90％以上.此外,通过SEM、XRD、XPS和H2-TPR、NH3-TPD等不同表征手段探讨了Mn2 Co-MF催化剂的催化性能、氧化还原性能和结构之间的关系;Co的引入不仅可以增大催化剂的比表面积和孔容,而且还可以促进Mn2 Co-MF催化剂表面氧物种的富集,能够产生更多的酸性位点,提高催化剂的还原性,从而提高其活性.     

剑桥大学发明一种用于高效气体分离的新型纳米多孔膜

英国剑桥大学最近发明了一种新型纳米多孔膜材料,可以极大提高膜的选择性,而膜的渗透性比目前工业用膜材料高100～1000倍.如果能制备成商业化组件,将有望变革膜分离技术.该研究成果5月28日在线发表在《自然—通讯》杂志上.该研究的第一作者为剑桥大学卡文迪许实验室的中国公派宋启磊博士,合著作者包括剑桥大学材料系的Anthony K.Cheetham教授研究组成员、清华大学化学系吉岩副研究员和卡塔尔大学化工系Shaheen A.Al-Muhtaseb教授.论文从反应     

基于低温原位法制备Ga2O3或In2O3电子收集层的高效有机太阳电池

有机太阳电池(OSCs)中,温和的界面材料制备工艺对于拓宽材料适用范围和提高器件能量转换效率(PCE)具有重要作用.本文提出了简便易行的In₂O₃和Ga₂O₃电子收集层的制备方法,即旋涂In(acac)3和Ga(acac)3异丙醇前驱体溶液并结合低温热退火.在基于PM6:Y6的OSCs中引入In₂O₃和Ga₂O₃电子收集层,得到了性能优异的器件, PCE分别达到16.17和16.01.对比研究发现, In₂O₃的功函数WF为4.58 eV,这比WF为5.06 eV的Ga₂O₃更有利于与ITO电极形成欧姆接触,因此基于前者的器件开路电压更高.此外,电化学阻抗谱EIS的研究进一步揭示了In₂O₃和Ga₂O₃对器件内部电荷转移过程的影响及其性能差异的由来:In₂O₃的串联电阻损耗虽然较低,但Ga₂O₃的复合电阻较高,所以一定程度上提高了基于Ga₂O₃的器件的填充因子,进而补偿了其串联电阻的损失.本论文的对比研究发现, In₂O₃和Ga₂O₃都是OSCs优异的电子收集层.