硅基薄膜多结太阳能电池的结构、制备技术及其效率优化的研究

综述了硅基薄膜多结太阳能电池的制备技术及进展,介绍了电池中间层、隧穿结、高倍聚光以及直接键合等硅基多结太阳能电池的各种新型制备技术。其次,评述了硅基多结太阳能电池在结构方面的研究现状。最后,针对带隙匹配、本征层以及减反膜等方面优化硅基多结太阳能电池效率的研究做了展望。     

Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的研究进展

硅有机/无机杂化太阳能电池结合了硅材料载流子迁移率高的优势,以及有机物的材料易合成、光电特性可调的特点,具有制备工艺简单、成本低以及柔性等适合未来应用发展的潜力特征。在介绍硅基杂化太阳能电池的基本结构和工作原理的基础上,从硅基材料的优化、有机导电聚合物PEDOT∶PSS改性、硅与PEDOT∶PSS界面修饰和结构优化,以及杂化太阳能电池的稳定性4个方面概况了近期的研究进展,重点针对Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池结构优化及性能改进方面的最新研究热点,分析了当前硅基杂化电池发展的问题,指出了Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池的发展方向。     

硅太阳能电池减反射膜的研究进展

综述了国内外对硅太阳能电池减反射膜的研究进展,包括减反射膜的种类、膜层结构、减反射原理以及减反射膜的制备方法,重点介绍了硅太阳能电池减反射膜的主要制备方法,并对比了各种制备方法的优缺点,指出新型制备技术和新膜系的选取是目前硅太阳能电池减反射膜的研究重点.最后讨论了硅太阳能电池减反射膜存在的问题,并提出进一步发展的方向.     

磷化铟纳米材料制备方法的最新研究进展

详细介绍了InP纳米材料各种制备方法的特点和原理,主要包括金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、化学束外延(CBE)、化学气相沉积(CVD)、热蒸发法、脉冲激光沉积(PLD)、溶剂热法、溶液-液相-固相法(SLS)、胶体化学法等,并通过比较各种制备方法的优缺点以及分析所得产物的特征概述了InP纳米材料制备技术的最新研究进展。     

硅基太阳能电池与材料

综述了近年来国内外硅基太阳能电池及其材料的研究和发展现状；探讨了硅材料的制备工艺与材料的性能，以及采用它们所生产电池的优势与不足；并展望了硅基太阳能电池的发展趋势。     

β-FeSi2材料的生长、性质及其在光电子器件中的应用

过渡金属硅化物β-FeSi2是具有直接带隙特性的半导体材料，禁带宽度约0．8eV，是制作硅基光电子光源及探测器件以及太阳能电池，热电器件等最有发展前景的硅基材料之一。目前，已经用多种方法在硅衬底上进行了薄膜外延生长及器件制作的尝试，取得了一定的成功。文中就近年来β-FeSi2薄膜材料的生长，性质以及在光电子器件中的应用进行了评述。     

湿法腐蚀硅片并生长氧化锌纳米棒作为太阳能电池减反层研究

在硅基太阳能电池表面制备减反层可以有效降低硅表面的反射率, 提高吸收率, 从而提高硅基太阳能电池的光电转换效率。本研究利用四甲基氢氧化铵(Tetramethyl Ammonium Hydroxide TMAH)溶液对(100)单晶硅进行各向异性腐蚀, 在表面腐蚀出金字塔结构, 得到了最低为6%左右的反射率。然后采用水热法在该衬底生长氧化锌纳米棒, 得到了最低小于3%的反射率, 比单采用腐蚀或者ZnO纳米棒生长的硅表面的反射率更低。这种减反方法工艺简单、高效, 有望得到应用。     

石墨烯/硅肖特基结界面优化研究进展

在各种商业太阳能电池中,传统硅基太阳能电池由于其原材料丰富、制作工艺成熟等优势,在全球光伏市场中占据着主导地位。但是传统硅基太阳能电池在生产过程中需要高温扩散或者离子注入形成p-n结等原因使其成本高于常规能源,并且这个过程能耗高同时对环境造成污染,与清洁能源的目标相矛盾。因此,进一步降低光伏发电成本,一直是人们所追求的目标。近年来,石墨烯/硅(Gr/Si)肖特基结太阳能电池因其工艺简单且有望实现低成本器件制备而备受关注。石墨烯具有透光率高、导电性好等特点,可作为此类太阳能电池中光生载流子分离的活性层和透明电极。同时石墨烯的导电性可通过化学掺杂或增加石墨烯薄膜层数得以提高。当前,界面工程、化学掺杂、减反薄膜等技术的引入使石墨烯/硅(Gr/Si)肖特基结太阳能电池的光电转换效率在短短几年就从1.65%提高到16.61%(接近传统硅基太阳能电池的水平),说明石墨烯/硅(Gr/Si)肖特基结太阳能电池具有巨大的发展潜力。但是硅表面存在大量的悬挂键和缺陷,这些表面态可以充当电子的俘获和复合中心,极大地增加了硅表面载流子复合速率,造成费米能级钉扎、肖特基势垒降低,不利于器件性能的提升。通过Gr/S...     

石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的研究进展

太阳能电池利用光伏效应直接将光能转变成电能,能有效地解决未来能源危机和环境污染,符合可持续发展的理念.传统的硅基太阳能电池存在需要高温过程,工艺复杂,发电成本无法与火电和水电相抗衡等问题.针对上述问题,近年来研究人员开发了诸多新型太阳能电池以降低制造成本,其中采用石墨烯作为透明电极的石墨烯/硅肖特基结太阳能电池被认为是新一代低成本、高效率的太阳能电池.然而,石墨烯功函数较低、方阻较高,载流子沿界面复合严重,并且平面硅反射率较高,导致石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的效率远低于传统硅基太阳能电池.因此,近年来,主要研究重点在石墨烯掺杂改性、抑制界面处的载流子复合和降低器件的反射率等方面.目前,石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的光电转换效率(PCE)已由1.65％提升到16.61％.目前,成功应用于提升器件性能的石墨烯掺杂剂主要有HNO3、金属纳米粒子和双(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)等.其中,HNO3应用最为广泛,但其稳定性较差,采用金属纳米粒子等物理掺杂可以同时提升器件的PCE和稳定性.在石墨烯和硅之间引入Al2 O3、MoS2、量子点等界面层和表面钝化,可以有效地减少硅表面的悬空键,抑制载流子复合,从而提高器件的性能.此外,研究人员通过在石墨烯表面引入TiO2、PMMA、MgF2/ZnS等减反射膜,或在硅表面引入纳米线、多孔硅等微结构,来降低器件的反射率,提高其对光的利用率.本文总结了近年来石墨烯/硅太阳能电池的研究进展,简要介绍了器件的结构和原理,重点介绍了石墨烯掺杂、石墨烯层数选择、硅的纳米或微米结构、减反射膜和界面优化等手段,分析了目前石墨烯/硅肖特基结太阳能电池商业化所面临的问题并对其提出展望,以期为制备效率高和稳定性强的新型石墨烯/硅肖特基结太阳能电池提供一定参考.     

200mmBCD器件用硅外延片制备技术研究

本文涉及200 mm BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)器件用硅外延片制备技术，通过结合BCD工艺用外延材料的特性要求，从外延图形漂移、外延层均匀性、表面缺陷等参数指标，分析了衬底埋层浓度、生长温度、生长速率、缓冲层结构等工艺参数对外延参数的影响，优化了BCD工艺用硅外延片的制备方法。本文采用常压化学气相沉积(CVD)技术制备了BCD工艺用200 mm硅(Si)外延材料，通过Hg-CV、SP1及SRP对埋层外延片进行测试分析，实验结果验证了工艺设计的正确性和有效性，提升了大尺寸埋层外延制备技术的产业化水平。     

几种高效率晶体硅太阳能电池性能分析

综述了晶体硅太阳能电池的发展和研究现状,分析了几种高效率晶体硅太阳能电池的结构、制备流程、优越性以及性能等,这些高效率电池包括激光刻槽埋栅电池、PESC、PERC和PERL电池,以及最新型太阳能电池——金属贯穿孔电池,最后讨论了高效率太阳能电池存在的问题,展望了今后太阳能电池的发展趋势。     

硅半导体太阳能电池进展

太阳能电池是将太阳能直接转化为电能的装置,也是有效利用太阳能最佳途径之一。作为一种绿色能源,尤其是在核电安全问题面临挑战的今天,太阳能电池被认为是解决能源衰竭和环境污染等一系列重大问题的最佳选择。目前,许多国家正在制订中长期太阳能开发计划,准备在21世纪大规模开发太阳能。当前研究最多同时在生产应用的最广泛的当数硅太阳能电池(如单晶硅、多晶硅、非晶硅等)。通过对各类硅太阳能电池的性能、工艺、转化效率以及制备方法等方面作比较并讨论了它们各自性能的优劣,最后结合当前国内外工业化生产状况,对硅太阳能电池研究现状和各自的最新进展作了比较详细的综述,并简要讨论了硅太阳能电池研究和生产上的前景及趋势。     

晶体硅薄膜电池制备技术及研究现状

晶体硅薄膜太阳电池近些年来得到广泛的研究和初步的商业化探索。根据所采用的晶体硅薄膜沉积工艺中温度范围的不同，晶体硅薄膜电池研究可分为高温路线和低温路线两个不同发展方向。本文分别从这两个方向综述了目前国外晶体硅薄膜电池制备技术的最新进展，最新实验室研究结果。报导了晶体硅薄膜电池商业化进展状况，指出了晶体硅薄膜电池实现产业化必须解决的问题。     

薄膜太阳能电池的研究进展

综述了目前国际上研究得最多的几种薄膜太阳能电池材料的研究现状和各自的最新进展.包括硅基类(非晶硅、多晶硅、微晶硅)、无机化合物类(碲化镉、铜铟硒、砷化镓)、有机类、染料敏化(二氧化钛、氧化锌)等,并从材料、工艺和转换效率等方面比较和讨论了它们各自性能的优劣,最后展望了这些薄膜太阳能电池材料未来的研究方向及应用前景.     

利用合金低温生长晶体硅的研究进展

基于光伏行业对低成本晶体硅材料的巨大需求,晶体硅低温生长技术逐渐受到人们的青睐。该技术是在低温下将硅与低熔点金属进行共熔化处理,结合液相外延、合金定向凝固等技术生长、制备晶体硅。首先阐述了晶体硅低温制备原理,并对其生长行为、受控因素和应用现状进行综述,指出了目前各自存在的问题与难点,最后对下一阶段晶体硅生长技术的研究重点和发展前景进行了展望。     

铸造多晶硅制备技术的研究进展

近年来,由于低成本、低耗能和少污染的优势,铸造多晶硅成为主要的光伏材料之一,越来越受到人们的广泛关注.系统论述了太阳能级多晶硅制备技术的研究进展,重点介绍了目前铸造多晶硅制备技术,如浇注法(Ingot casting)、定向凝固法及电磁感应加热连续铸造法(EMCP).另外,着重阐述了铸造多晶硅中磷和硼的提纯、多晶硅晶粒组织中晶界和位错的形成与控制以及定向凝固的数值模拟技术,讨论了铸造多晶硅材料的研究现状和存在的问题,展望了今后的发展方向.     

Effects of RF power and pressure on performance of HF-PECVD silicon thin-film solar cells

High-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition (HF-PECVD) is a widely applicable method of deposition over a large area at a high rate for fabricating silicon thin-film solar cells. This investigation presents the properties of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) films and the preparation of highly-efficient p-i-n solar cells using an RF (27.1 MHz) excitation frequency. The influence of the power (10-40 W) and pressure (20-50 Pa) used during the deposition of absorber layers in p-i-n solar cells on the properties and mechanism of growth of the a-Si:H thin films and the solar cells is studied. The a-Si:H thin films prepared under various deposition conditions have widely varying deposition rates, optical-electronic properties and microstructures. When the deposition parameters were optimized, amorphous silicon-based thin-film silicon solar cells with efficiency of 7.6% were fabricated by HF-PECVD. These results are very encouraging for the future fabrication of highly-efficient thin-film solar cells by HF-PECVD.     

Carbon/Silicon Heterojunction Solar Cells: State of the Art and Prospects

In the last few decades, advances and breakthroughs of carbon materials have been witnessed in both scientific fundamentals and potential applications. The combination of carbon materials with traditional silicon semiconductors to fabricate solar cells has been a promising field of carbon science. The power conversion efficiency has reached 15–17% with an astonishing speed, and the diversity of systems stimulates interest in further research. Here, the historical development and state‐of‐the‐art carbon/silicon heterojunction solar cells are covered. Firstly, the basic concept and mechanism of carbon/silicon solar cells are introduced with a specific focus on solar cells assembled with carbon nanotubes and graphene due to their unique structures and properties. Then, several key technologies with special electrical and optical designs are introduced to improve the cell performance, such as chemical doping, interface passivation, anti‐reflection coatings, and textured surfaces. Finally, potential pathways and opportunities based on the carbon/silicon heterojunction are envisaged. The aspects discussed here may enable researchers to better understand the photovoltaic effect of carbon/silicon heterojunctions and to optimize the design of graphene‐based photodevices for a wide range of applications.     

精炼法提纯冶金硅至太阳能级硅的研究进展

随着光伏市场需求不断增加,满足光伏电池技术经济指标要求的硅材料出现严重短缺,低成本提纯冶金硅至太阳能级硅工艺技术越来越受到广泛重视,成为研究开发热点.综述了近年来国外有关基于定向凝固原理开发的精炼法提纯冶金硅至太阳能级硅的技术成果,并进行了比较分析,展望了应用前景.     

Recent advances in hot-wire CVD R&D at NREL: From 18% silicon heterojunction cells to silicon epitaxy at glass-compatible temperatures

Our research aiming to improve silicon photovoltaic materials and devices extensively utilizes hot-wire chemical vapor deposition (HWCVD). We have recently achieved 18.2% heterojunction silicon solar cells by applying HWCVD a-Si:H front and back contacts to textured p-type silicon wafers. This is the best reported p-wafer heterojunction solar cell by any technique. We have also dramatically improved the quality of HWCVD silicon epitaxy and recently achieved 11 μm of epitaxial growth at a rate of 110 nm/min.