柔性衬底微晶硅薄膜太阳电池研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了系列本征微晶硅薄膜材料和nip单结微晶硅太阳电池,研究了硅烷浓度、衬底温度和辉光功率等沉积参数与薄膜材料性能、薄膜电池性能三者之间的关系.拉曼光谱和器件测试结果表明:随硅烷浓度的增加,本征层晶化率逐渐减小,直至转变为非晶硅;沉积温度高于200℃时,电池性能严重恶化;随等离子辉光功率增加,材料晶化率保持不变,而电池开路电压逐渐增大,短波光谱响应逐渐增强.在此基础上,优化了单结微晶硅电池沉积参数,得到效率为6.48％ (AM0,25℃)的单结微晶硅薄膜太阳电池;并将其应用到非晶硅／微晶硅叠层电池中,在不锈钢柔性衬底上得到效率为9.28％( AM0,25℃)的叠层电池.     

关于太阳电池效率的测定

本文讨论了太阳电池效率的测量问题。标准电池和被测电池光谱响应不同,以及光源的光谱辐照度与标准阳光相差太大,是影响测量精度的主要原因。所以用任意光源进行测量时,必须对光谱进行修正;只有太阳电池的光谱响应为常数时,才能用它来计算修正因子;电池的积分响应为常数时,电池在阳光下标定才有意义。     

户外光谱下聚光多结太阳电池电流匹配的优化

针对户外变化的太阳光谱对多结太阳电池的电流匹配及效率有较大影响的问题,使用SMARTS软件计算青海格尔木地区全年不同时刻的户外太阳光谱,研究高倍聚光下Ga In P/Ga In As/Ge三结太阳电池在格尔木地区户外的输出特性;通过改变三结太阳电池各子电池的电流匹配,优化三结电池结构。结果表明:在不考虑聚光光学系统影响的情况下,中电池标准光谱响应电流比顶电池小5%的Ga In P/Ga In As/Ge三结太阳电池在格尔木地区全年输出的电量最大;而考虑特定光学系统的影响后,中电池标准光谱响应电流比顶电池小2.5%的Ga In P/Ga In As/Ge三结太阳电池在格尔木地区全年输出的电量最大。     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池初步研究

研究了用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)方法制备的不同沉积气压下的微晶硅薄膜样品。随着沉积气压的逐渐增大,样品的沉积速率也逐渐增大;样品的光敏性和激活能测试结果表明：随气压的变化两者发生了规律性一致的变化;傅立叶变换红外(FTIR)测试表明制备的样品中含有一定量的氧,使得样品呈现弱n型;室温微区喇曼光谱测试分析得到样品的微晶化特征与IR的分析是一致的,用高斯函数对喇曼谱解谱分析定量得出了晶化程度;分析了H处理p／I界面对电池性能的影响;首次在国内用VHF-PECVD制备出效率达4．24％的微晶硅电池。     

ZnSe太阳电池

通过掺少量Te提高ZnSe受主杂质浓度，从而制成ZnSe p—n结太阳电池。单结ZnSe光电池在AM1条件下光谱响应半宽度范围365-450nm，波长为400nm时量子效率最大。ZnSe是一种好的叠层多结光电池的顶层材料，可以提供较高的开路电压，并且是底层电池的窗口；在单结ZnSe光电池的基区指数掺杂，95％的区域内能产生大于10^4V／cm的附加电场，在400—475nm波长范围内，该电场可以使其外量子效率增加1～1．5倍。     

基于双光程法液体分频PV/T系统分频液性能分析

液体分频型PV/T系统总效率包含分频液集热效率和光伏电池发电效率。分频光谱对于光伏电池响应波段的匹配程度和分频液在不同波段的透过率是关键影响因素,直接导致分频液的集热效果、电池板温度及到达电池板的光谱发生改变,从而影响系统性能。然而当前关于分频液分频性能研究测试结果的数据差异较大,大部分文献没有解决比色皿等容器的误差问题。为提高液体分频型PV/T系统性能,利用分光光度计测量多种液体不同样本厚度的透过率,采用双光程测量方法去除比色皿误差,以获取分频液较精准的透过率,同时考察分频液对镓铟磷电池的响应。研究结果表明：200~1 020 nm,水与丙三醇的平均光谱透过率最大,但分频性能不佳;丙三醇作为分频液时镓铟磷电池平均光电转换率最高;硫酸铜溶液的分频性能较好,且与镓铟磷电池的匹配度最好。研究结果可为液体分频型PV/T系统分频液的选取提供可靠理论依据。     

基于LED太阳模拟器太阳电池光谱响应测试研究

从原理介绍光谱响应、量子效率和光电转换效率3者间的关系。通过光谱响应测试系统对比两种不同工艺的太阳电池的光谱响应曲线,分析太阳电池结构和工艺与光谱响应的关系,进一步说明光谱响应对提高晶硅电池转换效率的作用。     

PERC电池背表面钝化的PC1D仿真分析

采用PC1D软件仿真分析钝化发射极及背接触(passivation emitter and rear contact,PERC)电池;模拟结果表明:降低电池的背表面复合速率有利于增强电池性能、提高电池长波响应。PERC电池由于背表面钝化可采用较低的背场厚度;背钝化层中的表面电荷对高背表面复合速率的电池性能的提升作用显著,但在背表面复合速率较低时影响不大;实测得到PERC电池比常规全铝背接触电池的开路电压和短路电流分别增大1.56%和2.56%。     

来流剪切对风力机尾迹影响的数值研究

为研究剪切指数对风力机尾迹流动特性的影响,以NREL Phase Ⅵ型风力机为研究对象,采用SST k-ω湍流模型,在不同剪切指数下对风力机尾迹流场进行定常数值模拟.考察了不同来流剪切工况下,风力机尾迹流场中漩涡结构变化对速度和湍动能等流动参数的影响.结果 表明:在剪切来流工况下尾迹流场呈现非对称性,尾迹流场向远离壁面的方向偏斜;随着剪切指数的增大,轮毂上方的中心涡强度增大,下方中心涡强度减弱;下方流体被大量卷吸进上方剪切层,形成高速条带;中心涡的不对称性造成尾迹流场湍动能增强,尾迹流场恢复减慢.     

太阳能光伏电池特性实验研究

针对太阳能光伏电池特性对最大输出功率80W的单晶硅电池进行实验研究,得到光伏电池的伏安特性曲线。研究结果表明,太阳能光伏电池短路电流随太阳辐射强度的增大线性增加,开路电压随太阳辐射强度的增大呈对数增加,且弱光时开路电压随光照强度增加很快,强光(>300W.m-2)时趋于饱和。     

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%。     

以二氧化钛为光电极的光化学电池的研究

本文叙述了用高温电炉法对钛片进行热氧化制备二氧化钛,并通过氩气或氢气热处理活化形成n-型半导体的二氧化钛光电极。此法优点是制备条件易于控制,结果易于重复。利用这种光电极组成了光电化学电池。研究了其光响应及光谱响应,并制得了氢。     

硅基薄膜太阳电池(十二)

为尽可能向太阳光谱红外波段拓展,设计了三结叠层电池结构、材料及能带梯度递变的新型电池.新型电池拟采用1.8eV的非晶硅a-Si:H顶电池、1.1eV的微晶硅μc-Si:H中间电池以及0.8 ～ 0.9eV的μc-SiGe:H底电池三结叠成,对光吸收分配更为合理.由其QE计算曲线可见,该结构电池的光谱响应与太阳光谱匹配良好,可吸收绝大部分的太阳光.     

三塔合一间接空冷塔结构优化研究

建立了600MW三塔合一间接空冷塔的数学模型,通过数值模拟探究结构参数对热力性能的影响规律,并以进塔风量和出塔水温为评价标准,获得了最优的结构参数。研究结果表明:随着出口直径或喉部直径的增大,热力性能先增强后减弱;无风工况下,随着喉部高度的增大,热力性能先增强后减弱,4m/s工况与之相反;随着塔高度的增大,热力性能持续增强;随着排烟高度或烟囱直径的改变,热力性能的变化并不大;随着脱硫塔直径的增大,热力性能继续减弱;当出口直径与零米直径的比值R1/R2=0.8~0.85,喉部直径与零米直径的比值R0/R2=0.6~0.65时,空冷塔热力性能最优。     

一种新型锗硅混晶异质结构太阳电池的设计与理论分析

为减少通常锗硅混晶太阳电池的异质界面复合及窄能隙引入的体内复合增强,提出了一种新型结构锗硅混晶太阳电池模型。对反映电池内光生少子运动的参数及物理过程及物理过程分析后得出该模型少子连续方程,计算结果表明,该电池模型,在优化条件下即能减少高浓度锗导致的复合增强,又能拓宽长波光谱响应。计算预测的最佳转换效率为17．2％。     

工业油料饼粕与黧蒴栲木屑协同成型实验研究

考察成型过程因素对黧蒴栲和工业油料饼粕协同成型行为的影响。结果表明,饼粕及其堆肥化产物的加入有利于提升颗粒强度。随着温度的升高及含水率、饼粕、饼粕堆肥化产物含量的增加,混合颗粒挤压能耗持续降低。推动能耗分别随温度的升高而增大、随含水率的增大先增大后减小、饼粕和饼粕堆肥化产物含量的增大先减小后增大。Meyer强度随温度的升高而增强,随饼粕和饼粕堆肥化产物含量的增加先增强后减弱,在含水率10%(质量分数)时强度最大。     

薄膜太阳电池系列讲座(20) 硅基薄膜太阳电池(十二)

为尽可能向太阳光谱红外波段拓展,设计了三结叠层电池结构、材料及能带梯度递变的新型电池,如图56所示[49]。新型电池拟采用1.8eV的非晶硅a-Si:H顶电池、1.1eV的微晶硅μc-Si:H中间电池以及0.8～0.9eV的μc-SiGe:H底电池三结叠成,对光吸收分配更为合理。由其QE计算曲线(图56c)可见,该结构电池的光谱响应与太阳光谱匹配良好,可吸收绝大部分的太阳光。当设定了带隙范围的材料后,为达到高效率,     

微狭缝中甲烷吸附特性的分子动力学模拟

为了研究甲烷在纳米尺度狭缝中的吸附特性,采用分子动力学模拟的方法研究了温度、压力以及狭缝表面的水滴对甲烷吸附情况的影响。研究表明:降低温度和增大压力均能使吸附相的密度增大、吸附层的层数增加、吸附区扩大;升高压力将使吸附作用减弱,温度较低时,升高温度将使吸附作用增强,温度较高时,升高温度将使吸附强度减弱;狭缝表面存在水滴时,狭缝对甲烷的吸附作用被明显削弱。     

去离子水浸没冷却聚光硅电池性能变化的机理探索

为探索去离子水和裸聚光硅电池间的相互作用机理及温度对此相互作用的影响,设计了去离子水浸没冷却裸聚光硅电池实验。实验结果表明,随着浸没时间的推移,裸聚光硅电池的电特征变化很小,主要取决于电池的表面结构和操作温度;裸聚光硅电池实验用去离子水的电导率在65℃下的变化比在常温下的变化大;但其光谱透过率的变化不会影响电池的输出。且后续的测试进一步表明去离子水不会破坏裸聚光硅电池,但电池减反射层和金属栅线等由于存在缺陷在去离子水中会影响电池的性能。     

光热对薄膜CdS／Cu2S太阳电池物理参数的影响

研究了光、热和湿气对ＣｄＳ／Ｃｕ２Ｓ电池效率及电池成结、结电容、二极管特性和光谱响应特性的影响。结果表明，对未成结电池光加速成结作用，对成结电池光引起电池性能下降，这种衰降是不可逆过程。