基于BZO衬底的高效非晶硅及非晶/微晶硅叠层太阳电池

通过研究氢稀释对硼掺杂的硅氧材料特性的影响,制备出具有高纵向电导率(1.1×10~(-5)S/cm)、低横向电导率4.2×10~(-5)S/cm和宽带隙(2.52 eV)的p型纳米硅氧(p-nc-SiO_x:H)材料,将其作为非晶硅电池(a-Si:H)的窗口层,使短波响应得到明显提升。但由于宽带隙p-nc-SiO_x:H层的引入,使p/i界面能带失配,恶化了电池性能。因此研究p/i界面缓冲层带隙对电池性能的影响,发现提高缓冲层带隙,使电池的内建电场得到明显提升,从而提高电池的转换效率。将获得的具有高开路电压的a-Si:H电池作为顶电池应用到非晶/微晶硅叠层电池中,得到效率达12.99%的高效非晶/微晶硅叠层太阳电池。     

稀土磷化物薄膜的光电性质

本文报道了LnP(Ln=La、Nd、Sm、Y、Dy、Yb)薄膜的光电特性,其禁带宽度为1.0—1.46eV。LnP薄膜是n型材料,电阻率约10~(-2)Ω-cm,载流子浓度为10~(17)—10~(19)cm~(-3),霍尔迁移率为8.5—400cm~2/V·s。LnP与Si片构成p-n结,光谱响应范围在600—1400nm,光照下LnP/Si具有光伏效应。     

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。     

CO_2/SiH_4气体流量比对氢化硅氧(SiO_x:H)薄膜微结构和光学特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法,以不同的二氧化碳与硅烷气体流量比(R_C=[CO_2]/[Si H_4]=0、0.5、1、2)和不同的衬底温度(200和250℃)在高气压(220 Pa)和高功率密度(1 W/cm~2)条件下制备了一系列的氢化硅氧(SiO_x∶H)薄膜。运用Raman谱、XRD和紫外-可见光透射谱(UV-VIS)对材料的微结构和光学特性进行测试与分析。实验发现,薄膜沉积速率高达0.60 nm/s;同时,随着掺入气体CO_2流量增加,薄膜由微晶+非晶两相结构逐渐转化为非晶相;在500~750 nm波长范围内,氧的掺入使薄膜折射率下降(从3.67到2.65)、光学带隙增大(从1.52~2.26 eV)。     

Si：H薄膜的微结构及输运性质

用扫描电镜观察Si:H薄膜的剖面,发现用平板电极沉积的Si:H薄膜呈柱状结构,而用环形电极沉积的膜具有层状结构。喇曼谱和X射线谱表明,这两种结构对应于微晶相的存在。测定薄膜的暗电导与温度间的关系,发现薄膜的电导激话能为各向异性。联系耦合方式讨论了薄膜的生长机制。     

硅异质结太阳电池的TiCxOy电子选择性接触研究

报道一种新型的免掺杂电子传输材料——TiC_xO_y,具有非晶相为主少量晶化相的混合相结构,约4.1 eV的低功函数和2.63 eV的宽带隙,可实现对电子的零势垒传输和对空穴的高势垒(1.64 eV)阻挡;TiC_xO_y/n型硅异质接触可获得17.74 mΩ·cm²的低接触电阻率,可实现对电子的选择性输运功能。TiC_xO_y薄膜用作全背面n型硅异质结电池的电子传输层,可大幅提高电池的开路电压和填充因子,最优电池的绝对效率提高3%。     

热处理对射频反应性溅射Cd-Sn合金靶沉积的Cd_2SnO_4薄膜电学和光学性质的影响

射频反应性溅射Cd-Sn合金靶沉积的Cd_2SnO_4(简称CTO)薄膜是n型缺陷简并半导体,并以氧空位作为施主态,载流子浓度高达4.46×10~(26)m~(-3)。从热处理前后CTO膜的透射谱中观察到明显的Burstein移动。光致发光谱的测量表明,晶态CTO膜的本征跃迁能隙约为2.156eV,并由CTO膜的电学和光学测量数据计算出热处理前后的光隙能E_(opt)为2.35eV—2.64eV和传导电子的有效质量m_e~*为0.22m_e—0.5m_e。     

阴极恒电位法电沉积SnS薄膜的性能研究

在溶液的pH=2.7,离子浓度比[Sn2 ]/[S2O32-]=1/5的条件下,通过调节沉积电位在-0.60~1.10V(vsSCE),在ITO导电玻璃基片上电沉积SnS膜层。实验表明:沉积电位在-0.72~-0.75V(vs SCE)范围内时,制备出的SnS薄膜的Sn和S的化学配比非常接近1∶1的理想值。用X射线衍射分析其物相结构,结果表明它是具有正交结构的SnS多晶薄膜。用扫描电镜观察该薄膜的表面形貌,发现该薄膜颗粒较细,均匀性较好。通过测量薄膜样品的透射光谱和反射光谱,计算得到其直接禁带宽度Eg=1.31eV,与SnS体材的带隙(1.3eV)非常接近。该薄膜的导电类型为p型,电阻率的数量级为10-3Ω.cm。     

电子束法沉积ITO薄膜及其光电性质的研究

用电子束蒸发制得了透明导电的ITO(indiumtin oxide)薄膜(厚3000—5000(?)),其方块电阻为4.5—20Ω/□,波长7000(?)时的透光率为80—95％。用x-线衍射分析方法测定了膜的组成与结构,用扫描电镜(SEM)观察了薄膜的形貌。薄膜的颗粒度为1—3μm,载流子浓度(N)为3.9×10~(19)cm~(-3),霍耳迁移率(μ_H)为94cm~2·V~(-1)·s~(-1),电阻率(ρ)为4.0×0~(-4)—2×10~(-3)Ω·cm,E_g为3.4eV。测得的Hall电压是负值,说明它是一种n型半导体。     

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(6)

<正>1997年Olson等提出采用Ga_(1-x)In_xN_(1-y)As_y四元系材料来研制第三结子电池,因为这是化合物半导体材料中,唯一一种可通过调节x、y值(Ga_(0.93)In_(0.07)N_(0.023)As_(0.977)),既能得到约1 eV的带隙,又与GaAs晶格匹配的材料[24]。但是,带隙为1 eV的窄带隙Ga_(1-x)In_xN_(1-y)As_y材料的质量差,与N相     

辉光放电沉积非晶态硅薄膜的光电性

本文报道了通过电导和光电导的测量,了解用硅烷辉光放电工艺制备非晶态硅薄膜(简称GD-aSiHx)的基本特性。试验结果指出,我们制备的GD-aSiHx本征薄膜具有显著的光电导效应,光照下可使其电导率增加两个数量级。从吸收系数和光谱灵敏度曲线得到GD-aSiHx的迁移率隙Eg为1.65eV。在Eg1.65eV处有强光响应,而在定域态1.65—0.75eV之间有弱光响应,低于0.75eV无光响应,足见我们制备的GD-aSiHx为弱n型半导体。发现光生载流子移向Ec时,双分子复合作用占主导地位。所进行的低温和高温电导和光电导测试结果表明,GD-aSiHx的低温电导随温度下降而降低,并与温度倒数1/T呈函数关系。电导由激活过程逐渐变为非激活过程,激活能为0.66—0.73eV。高温电导曲线表明电导随温度升高而增大,但电导与温度呈非线性关系,说明GD-aSiHx的电子传导是通过跃迁输运的。对低温下光电导用R_D/R_L表示时(R_D是暗阻,R_L是光阻),当T=293-193K,(R_D/R_L)低温:(R_D/R_L)室温≈10;T<193K,R_D≈R_L;高温下光电导R_D/R_L随温度升高而降低;当T>373K时,R_D≈R_L。     

薄膜太阳电池系列讲座(16) 硅基薄膜太阳电池(八)

调制材料的光电性能对于吸收层更为重要。CO2浓度比与缺陷态密度及带隙宽度的关系见图38a[35]。带隙宽度最大可达到2.02eV,而缺陷态从1016cm3增加到2.5×1017cm3左右,增加了一个多数量级(缺陷态的测量通过CPM测量得到)。可见,O的加入在加宽带隙的同时,将带来更多的悬挂键缺陷态。鉴于O为二配位,而Si是四配位,配位数的差异造成悬挂键的增加不难理解。     

用硅烷和甲烷辉光放电法制备的a-Si_xC_(1-x):H薄膜及光电性能的研究

本文主要介绍了应用SiH_4 CH_4的辉光放电法制备光电性能优良的a-si_xC_(1-x):H薄膜的最佳工艺条件、红外吸收谱、光隙E_(opt)同x的关系以及ESCA测量结果。我们还得到了光电导率与暗电导率比σ_P/σ_D与分压比G之间的经验公式σ_P/σ_D=C_0(1.3-G)~(-8)。文中还对这些实验结果进行了初步讨论。     

反应磁控溅射制备带隙可调Si1-x Gex 薄膜

采用反应磁控溅射法制备非晶硅锗(Si1-x Gex)半导体薄膜,并对其组分、结构、光学性质及影响光学性质的因素进行研究。结果表明:该方法简单、成本低,且制备的非晶Si1-x Gex薄膜成分均匀、表面质量好、光学吸收系数高、带隙可调。另外提高氢气分压可使薄膜带隙升高,而低于300℃的衬底温度调节对薄膜的带隙影响不明显,退火温度对薄膜的带隙也有影响,高于800℃退火时,薄膜开始微晶化且光学带隙迅速减小。     

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,     

钒电池五价钒溶液的电导性质

全钒氧化还原液流电池被认为是满足风能、太阳能等新能源最有可行性的大规模储能技术之一。钒电池电解液既是导电介质又是能量存储的关键材料,是钒电池储能与能量转化的核心。对钒电池电解液热力学性质的研究,有助于深入认识溶液的本质特性,对钒电池的容量、能量密度以及系统稳定性的提高均具有极大意义。采用电导法测量了温度范围在278.15~318.15 K,不同浓度的V(Ⅴ)硫酸水溶液三元体系的电导率,通过多项式拟合及外推法,将V(Ⅴ)+H2SO4+H2O三元体系的电导率外推得到V(Ⅴ)水溶液二元体系电导率,并计算了离子的极限摩尔电导率、Stocks半径、迁移数、扩散系数和溶液电导活化能等参数并讨论了浓度、温度对这些性质的影响规律。     

P型微晶硅碳的性能研究及其在柔性衬底太阳电池中的应用

采用RF-PECVD技术,将甲烷(CH4)作为碳的掺杂源沉积P型微晶硅碳薄膜材料,主要讨论P型微晶硅碳材料的结构和性能随CH4掺杂量的变化。采用X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪和傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)对薄膜的结构进行表征。随CH4掺杂量的增加,材料的暗态电导率σd减小,薄膜的晶化程度降低。通过调整CH4的掺杂量得到暗态电导率σd为0.15S/cm和光学带隙Eg大于2.0eV的P型微晶硅碳材料。将其应用到PEN柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池上,得到电池效率为5.87%。     

薄膜太阳电池系列讲座(15) 硅基薄膜太阳电池(七)

(3)非晶硅氧(a-SiO:H)合金[34,35]以H稀释硅烷添加CO2作混合气源,控制衬底温度、沉积气压及CO2浓度比CO2/(CO2+SiH4)(其中硅烷用氢稀释浓度比SiH4/(SiH4+H2)表示),在等离子体放电作用下,CO2、SiH4、H2之间将产生以下反应:SiH4+CO2+H2→a-SiO:H,生成非(或微)晶硅氧合金薄膜。硅氧(SiO:H)合金可以是非晶态,也可以是含微晶相的。由Si的无规网络(图34a)与SiO2网络(图34b)之间融合状态的不同,硅氧合金的原子构     

RF-PECVD制备硼掺杂氢化非晶硅氧(a-SiO_x∶H)薄膜及其光电特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法,在不同CO_2与硅烷气体流量比(R_C=[CO_2]/[SiH_4]=0.0、0.5、1.0、2.0)、衬底温度(T_S=200℃)、乙硼烷掺杂浓度(R_B=[B_2H_6]/[SiH_4]=1.5%)、高氢稀释比(R_H=[H2]/[SiH_4]=200)、高气压(220 Pa)和高功率密度(1 W·cm~(-2))条件下制备一系列氢化非晶硅氧(a-SiO_x∶H)薄膜。通过分光光度计(UV-VIS)透射谱分析薄膜折射率n、光学带隙E_g与R_C的关系;采用绝缘电阻测试仪进行变温暗电导测试,分析讨论暗电导σ_d、激活能E_a与R_C的关系;运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对薄膜的键合模式及薄膜中氧、氢含量进行分析表征。结果显示,随R_C增加,薄膜光学带隙展宽,折射率减小,激活能E_a增大,费米能级向导带底移动,薄膜缺陷增多。     

CIGS/Si异质结太阳电池的数值模拟

利用软件wx AMPS模拟CIGS/Si异质结太电池的效率和不同工艺参数对电池性能的影响:前后端接触势垒分别为1.2 e V和0.21 e V,前(后)表面复合速率为1×10~7cm/s,选择功函数为5.4 e V的透明导电薄膜材料,p型CIGS的带隙和厚度为1.15 e V和3μm,并选择掺杂浓度为5×10~(16)cm~(-3)的n型硅片,最终模拟CIGS/Si异质结太阳电池的最佳效率为25.60%。希望该模拟数据为实际制备CIGS/Si异质结太电池作出正确的理论指导。