GaInP/GaInAs 叠层太阳电池的结构设计及优化

我们计算了单级联GaInP/GaInAs叠层太阳能电池理论转换效率,在实验上它通常生长在GaAs衬底上。相比于传统的GaInP2/GaAs叠层电池,通过对禁带宽度组合的优化,我们得到了更高转换效率的体系结构。这里,对于所考虑禁带组合1.83eV/1.335eV,计算结果表明,当对其结构进行优化后（即顶电池GaInP厚度为1550nm,底电池GaInAs厚度为5500nm),其理论转换效率可以达到40.45% (300suns,AM1.5d),另外鉴于它相对于GaAs衬底较低的晶格失配（0.43%),在未来它将更具有应用前途。     

a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H叠层结构太阳能电池性能的数值模拟

本文采用AMPS-1D(Analysis of Microelectronic and Photonic Structures)模拟软件在AM1.5G (100 mW/cm2) 的辐射及室温条件下模拟了a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H三叠层太阳能电池的各项性能。本文首先对三个子电池进行模拟,设定构成叠层电池的三个子电池的带隙分别为1.8、1.6和1.4 eV。计算结果表明：缺陷态是影响电池开路电压及填充因子的重要因素。在对三叠层太阳能电池的数值模拟过程中采用两步匹配法进行电流匹配,并对隧穿结进行优化设计。模拟结果表明：叠层电池的开路电压、填充因子和转换效率在优化隧穿结后都得到提高,且S型的J-V曲线消失。同时本文还对叠层太阳能电池的能带图和载流子复合图进行分析,并将本模拟结果与实验数据相比较,可以得出模拟结果与实验数据符合的较好。     

非晶硅/微晶硅叠层电池的模拟研究

电流匹配和隧穿复合结是影响氢化非晶硅/氢化微晶硅叠层电池性能的两个关键因素.文章采用wxAMPS模拟软件研究了氢化非晶硅/氢化微晶硅叠层电池中顶电池与底电池的厚度匹配对电池短路电流的影响,以及隧穿复合结的中间缺陷态密度和掺杂浓度对叠层电池性能的影响.研究发现当顶电池和底电池的本征层厚度分别为200和2 000 nm、中间缺陷态提高到1017 cm-3·eV-1以上,且掺杂浓度提高到5×1019 cm-3时,叠层电池获得最佳性能:换效率为15.60％,短路电流密度为11.68 mA/cm2,开路电压为1.71V.     

四结叠层太阳电池中AlGaAs/GaAs隧穿结的特性和表现

III-V族化合物叠层太阳电池是具有超高转换效率的第三代新型太阳电池。四结叠层电池GaInP/GaAs/InGaAs/Ge,各子电池的带隙分别为1.8, 1.4, 1.0, 0.7(ev)。为了使各子电池之间电流匹配,在各子电池之间以隧穿结互相连接。本文主要探索研究了四结叠层电池GaInP/GaAs/InGaAs/Ge隧穿结的特性,三个隧穿结的材料选取,探讨了隧穿结对整体叠层电池的特性的补偿作用,对各子电池电流密度的影响,以及在此基础上对整体电池效率的增加。选用AlGaAs/GaAs作为隧穿结运用PC1D进行电池的整体模拟仿真,得到各子电池电流密度分别为16.02mA/cm²,17.12 mA/cm²,17.75 mA/cm²,17.45 mA/cm²,电池在AM0下的开路电压Voc为3.246V,转换效率为33.9%。     

a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的空间电荷效应和稳定性分析

基于pin结构的a-Si∶H太阳能电池中的空间电荷效应,讨论了a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的稳定性.结果表明,在光照射下,光生空穴俘获造成了a-Si∶H中正空间电荷密度的增加,从而改变了电池内部的电场分布,提高了a-Si∶H薄膜中的电场强度.空间电荷效应不会给a-Si/poly-Si叠层结构中的a-Si∶H薄膜带来准中性区(低场"死层"),也没有发生a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的光诱导性能衰退,因而a-Si/poly-Si叠层结构太阳能电池具有较高的稳定性.     

Si基薄膜叠层太阳电池中顶底电池电流匹配的实现

以中间层对非晶硅/微晶硅(a-Si/μc-Si)叠层太阳电池电学特性的影响为研究对象,运用太阳能电池模拟软件,计算了中间层折射率和厚度的变化对顶/底电池电流的影响.针对当前Si基薄膜叠层太阳电池中存在的顶、底电池电流不匹配的问题,提供了解决方案.结果表明,应选用折射率小于3.1的材料作中间层;顶、底电池电流完全匹配的中...     

Al/TPG叠层复合结构导热性能的数值研究

针对高功率电子元器件的散热需求,该文以高导热Al/TPG叠层复合结构为研究对象,基于有限元方法,应用ANSYS软件对该叠层复合结构的导热性能进行了仿真分析。对比分析了平行结构和T型结构两种复合构型对Al/TPG叠层复合结构导热性能的影响,综合考虑了Al/TPG间的界面热阻对复合结构导热性能的影响。分析结果表明T型Al/TPG叠层复合结构具有更好的传热性能,Al/TPG间的界面热阻对该结构的导热性能有显著影响。     

CdS/CdTe叠层太阳电池的制备及其性能

CdS/CdTe太阳电池是薄膜太阳电池研究工作的一个重要方向.为了提高开路电压Voc、改善电池的光谱响应,进而提高电池的转换效率,在此提出CdS/CdTe叠层太阳电池结构.文中,叠层电池的顶电池由CdS/CdTe超薄层构成;底电池由CdS/CdTe薄膜层构成.经分析测试,实验制备的CdS/CdTe叠层太阳电池具有明显的叠层结构,开路电压最高达到了852mV,短路电流密度最大为13mA/cm2,填充因子最高为55.2%,这种叠层电池的效率达到了8.16%(0.071cm2).研究表明相对于传统的单层CdS/CdTe太阳电池,CdS/CdTe叠层电池的制备对研究如何提高CdS/CdTe太阳电池的光伏性能有一定的参考价值.     

CdS/CdTe叠层太阳电池的制备及其性能

CdS/CdTe太阳电池是薄膜太阳电池研究工作的一个重要方向.为了提高开路电压Voc、改善电池的光谱响应,进而提高电池的转换效率,在此提出CdS/CdTe叠层太阳电池结构.文中,叠层电池的顶电池由CdS/CdTe超薄层构成;底电池由CdS/CdTe薄膜层构成.经分析测试,实验制备的CdS/CdTe叠层太阳电池具有明显的叠层结构,开路电压最高达到了852mV,短路电流密度最大为13mA/cm2,填充因子最高为55.2%,这种叠层电池的效率达到了8.16%(0.071cm2).研究表明相对于传统的单层CdS/CdTe太阳电池,CdS/CdTe叠层电池的制备对研究如何提高CdS/CdTe太阳电池的光伏性能有一定的参考价值.     

硅电池基叠层太阳能电池技术综述

本文主要针对硅电池基叠层太阳能电池这一技术主题,利用S系统中的CNABS、CNTXT、和VEN三个数据库作为检索数据库,通过对检索到的专利申请进行筛选获得了分析样本,并从国内外历年的专利申请量、申请人、叠层的子电池数量和种类等方面进行了统计分析.     

非晶硅顶电池中的n型掺杂层对非晶硅/微晶硅叠层太阳电池性能的影响

采用超高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,逐次高速沉积非品硅顶电池及微晶硅底电池,形成pin/pin型非晶硅/微晶硅叠层电池.通常顶电池的n层与底电池的P层均采用微晶硅材料来形成隧穿复合结,然而该叠层电池的光谱响应测试结果表明,顶电池存在着明显的漏电现象.针对该问题作者提出,在顶电池的微品硅n层中引入非晶硅n保护层的方法.实验结果表明,非晶硅n层的引入有效地改善了顶电池漏电的现象;在非晶硅n层的厚度为6nm时,顶电池的漏电现象消失,叠层电池的开路电压由原来的1.27提高到1.33V,填允因子由60%提高剑63%.     

非晶硅顶电池中的n型掺杂层对非晶硅/微晶硅叠层太阳电池性能的影响

采用超高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,逐次高速沉积非品硅顶电池及微晶硅底电池,形成pin/pin型非晶硅/微晶硅叠层电池.通常顶电池的n层与底电池的P层均采用微晶硅材料来形成隧穿复合结,然而该叠层电池的光谱响应测试结果表明,顶电池存在着明显的漏电现象.针对该问题作者提出,在顶电池的微品硅n层中引入非晶硅n保护层的方法.实验结果表明,非晶硅n层的引入有效地改善了顶电池漏电的现象;在非晶硅n层的厚度为6nm时,顶电池的漏电现象消失,叠层电池的开路电压由原来的1.27提高到1.33V,填允因子由60%提高剑63%.     

IMEC采用机械叠层方式制造出GaAs／Ge多结太阳能电池

IMEC已经成功的采用机械叠层的方法在锗电池上集成了GaAs电池,朝转化效率高于40％的三结太阳能电池迈进了一步。与单光刻多结电池不同,机械叠层结构无需进行电流匹配和晶格匹配。     

基于c-Si(P)衬底的a-Si/c-Si异质结模拟研究

本文中研究了影响 a-Si/c-Si 异质结界面复合的主要因素： 表面固定电荷 ,缺陷态载流子俘获界面： ,以及界面缺陷态密度 。当缺陷能级 接近c-Si本征能级,且 满足时,缺陷态复合中心复合速度达到最大。AFORS-HET 软件模拟显示, a-Si/c-Si界面能带不连续显著影响电池Voc、界面缺陷态密度大于1*1010 cm-2.eV-1时,界面态密度的增加会严重降低电池Voc,但其对电池电流密度影响不大。对于c-Si (P)/a-Si (P ) 结构异质结,C-Si衬底的势垒 和a-Si材料内的势垒 对降低c-Si (P)/a-Si (P ) 结构的接触电阻和界面复合速度,表现各不相同。     

直接键合四结GaAs太阳电池研究

晶圆直接键合技术由于能将表面洁净的两个晶圆集成到一起,从而可以用来制备晶格失配 III-V族多结太阳电池。为了制备GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结太阳电池,需采用具有低电阻率的GaAs/InP键合界面,从而实现GaInP/GaAs和InGaAsP/InGaA上下两个子电池的电学导通。我们设计并研究了具有不同掺杂元素和掺杂浓度的三种键合界面,并采用IV曲线对其电学性质进行表征。此外,对影响键合界面质量的关键工艺过程进行了研究,主要包括表面清洗技术和键合参数优化,例如键合温度、键合压力和键合时间等。最终制备出的键合四结GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs太阳电池在AM0条件下效率最高达33.2%。     

石墨烯材料在钙钛矿太阳能电池中的研究进展

石墨烯及其衍生物具有独特的材料结构和光电性质,可作为界面修饰层、电子传输层、空穴传输层应用于新型钙钛矿太阳能电池,以提高电池的光电转换效率和性能稳定性。此外,石墨烯透明电极在柔性、半透明或叠层钙钛矿太阳能电池应用中独具优势。本文综述了石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的研究进展,指出了未来发展重点。     

有机太阳能电池结构研究进展

有机太阳能电池因具有成本低、质轻、柔韧性好、可大面积印刷制备的优点而受到广泛关注,对电池结构进行优化可以改善有机太阳能电池的性能。综述了有机太阳能电池结构优化的最近研究进展,包括单层Schottky电池、双层异质结电池、本体混合异质结电池、叠层电池和p-i-n电池,讨论了有机太阳能电池的发展趋势和应用前景。     

多结太阳电池辐射损伤的电致发光研究

建立了电致发光测试方法,对一种国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池1MeV电子辐照后各子电池的辐照特性进行了研究,并与光谱响应结果进行了比较。讨论了GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的辐射损伤机理。     

a-Si/μc-Si叠层结构太阳能电池中的光诱导性能衰退

通过应用 Scharfetter- Gummel解法数值求解 Poisson方程 ,对经高强度光辐照过的a- Si/ μc- Si叠层太阳能电池进行计算机数值模拟分析。结果表明 ,光生空穴俘获造成的 a- Si∶H(与μc- Si∶ H)中正空间电荷密度增加改变了电池内部的电场分布 ,普遍抬高 a- Si∶ H薄膜中电场强度。在光照射下 ,空间电荷效应不会给 a- Si/μc- Si叠层结构中的 a- Si∶ H薄膜带来准中性区 (低场“死层”) ,因而没有发生 a- Si/μc- Si叠层太阳能电池顶电池 (a- Si∶ H p- i- n)的光诱导性能衰退。a- Si/μc- Si叠层结构太阳能电池具有较高的光稳定性。     

中间层掺杂对具有隧穿结构的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响

为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO∶B中间层,研究了中间层掺杂情况对叠层电池短路电流密度、开路电压、填充因子、转换效率等性能的影响。实验结果表明:最佳的非晶硅/微晶硅叠层电池中间层为厚度较薄、掺杂浓度较高的ZnO∶B,有利于叠层电池整体性能的提高。最终,采用厚度为40 nm,B2H6流量为5 ml/min的ZnO∶B中间层,制备出了初始效率为12.2%、衰退率在8%以内的叠层电池。