用于先进太阳电池的InAs量子点材料制备与表征

利用MOCVD外延技术生长InAs量子点材料,通过采用Sb作为表面活性剂,调节所选择InAs量子点材料的生长参数,获得了具有不同尺寸、高密度的InAs量子点材料。     

添加剂提高宽带隙钙钛矿太阳电池的性能

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠（PSS）对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙钛矿太阳电池性能得到明显提升。在掺有PSS的宽带隙钙钛矿太阳电池中,开路电压最高可达1.23 V,效率最高可达20.54%,并且相分离被抑制后的封装钙钛矿太阳电池稳定性显著改善,在一个太阳连续光照500 h后,电池效率仍可保持在初始效率的81.9%（氮气环境,温度40℃）。     

效率超过19%的CdTe薄膜太阳电池

从电池结构、关键制备技术与流程、功能层材料与器件性能方面详细阐述了本研究组在高效率宽光谱CdTe薄膜太阳电池方向的研究工作。提出了新的扩散预制层制备工艺,拓展梯度带隙吸收层制备和组分调控工艺窗口;协同调控梯度吸收层预制结构与Se扩散相关的吸收层制备热过程和活化热过程,优化梯度吸收层组分分布和能带结构;解决前电极窗口层与传统制备技术的兼容性问题,消除限制转换效率的前界面势垒;制备得到两种主流结构的CdTeSe薄膜太阳电池,获得19.1%的器件光电转换效率。     

薄膜太阳电池系列讲座(19) 硅基薄膜太阳电池(十一)

热动力学损失:光照产生的光生非平衡载流子,即使电子和空穴回到其能带底或顶的稳定位置,但系统仍处于非平衡态,系统将通过载流子的产生、输运、复合才达到动态平衡。此时的状态使用电子或空穴的最大化学势μe和μh来描述。最大化学势可在开态下得到,即(μe+μh)oc=eVoc,它与电子空穴对的自由能之比即为热动力学损失,记作ηthermodynamic=。eVoc<εe+εh>能量传递损失:系统处于开路或短路对外并不做功,只能算是能量储存器。电池对外做功的最大输出与其极端状态(开路电压与短路电流)下所做最大功(Voc×Isc)的比值,即为其对外输出能量的传递损失FF=JmpVmp/JscVoc。     

晶体硅薄膜太阳电池的衬底材料--颗粒硅带(SSP)的制备

晶体硅薄膜太阳电池（CSiTF-Crystalline Silicon Thin Film Solar Cells)由于具有降低制造成本的空间， 成为目前研究工作的一 个热点。我们将注意力集中在低成本、可连续化的硅衬底制备上，即颗粒硅带（SSP-Silicon Sheet from Powder)制备技术。可以使用不同纯度、粒度的硅粉，经过光聚焦加热熔化，最后得到不同长度、宽度和厚度的颗粒硅带衬底材料。介绍了晶体硅薄膜太阳电池衬底材料的现状，并描述实验室的颗粒硅带制备技术。     

薄膜太阳电池系列讲座(13) 硅基薄膜太阳电池(五)

上述光诱导的衰退经过150℃、几个小时或250℃、几分钟的热退火处理,对新产生的悬挂键进行钝化后,又会回到其起始值[23]。退火后的状态称为退火(annealing)态。退火态类似于刚沉积的材料,即未经受光诱导蜕化前所处的状态。一种简单的有实验证实的模型认为,新产生的悬挂键与悬挂键愈合(或钝化)之间,即使在较低的温度下也会达到动态平衡。光强越大,产生新悬挂键的     

基于多传感器信息融合的太阳电池动态建模

为获取运动状态下太阳电池输出特性,提出一种基于多传感器信息融合的太阳电池动态建模方法。基于多传感器信息融合测量模型、欧式空间旋转理论、光照强度与太阳电池空间位置关系和太阳电池数学模型及其参数与光照强度之间耦合关系,构建太阳电池动态模型得到其动态输出特性。通过SIMPACK及Matlab/Simulink仿真软件建立太阳电池动态发电仿真平台验证了方法的有效性。结果表明,载体的运动明显影响了太阳电池输出特性,且在太阳电池输出最大功率点处的功率最大减少了18.038%。     

砷化镓量子点太阳电池及材料的研究现状

介绍了目前砷化镓量子点太阳电池的研究现状,主要包括:量子点太阳电池理论分析、量子点结构材料生长与性能表征、量子点太阳电池器件结构设计与制备技术三方面。此外,在对目前研究中所存在的难点问题进行分析后,认为制备高质量的量子点结构材料以及优化量子点太阳电池结构设计是目前获得高性能量子点电池的关键。     

晶体硅太阳电池的缺陷检测及分析

针对晶体硅太阳电池缺陷的检测问题,利用多种测试设备(EL、PL、Corescan等),在电池制作的主要工序段(扩散、镀膜、印刷、烧结)对硅片和电池片进行检测,归纳和总结了电池的各种典型缺陷的成因。     

沉积温度和激光刻线功率对a-Si材料H含量及电池组件效率的影响

系统研究了非晶硅本征层的沉积温度和激光刻线功率对薄膜电池组件性能的影响。各非晶硅薄膜(P层、I层和N层)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备。I层的光学带隙随着沉积温度的升高而降低,同时也引起电池转换效率的变化。采用傅里叶红外分析检测I层的H含量及键合方式,H含量及键合方式的变化是引起光学带隙变化的根本原因。激光刻线的形貌采用光学显微镜作微观分析,而采用不同激光功率刻线后,薄膜电池的性能也有所差异,结果显示7.5μJ是最合适的功率。     

GaN半导体材料的电学性质与光学性质分析

用局部旋转密度近似的方法研究GaN材料的电学性质与光学性质,用Cr跃迁金属替代GaN半导体中的N原子,其原子浓度为1.56%.这种材料用孤立和部分填充的中间带表征,是高效太阳电池的候选材料.对中间带的轨道成分进行分析表明,中间带主要由跃迁金属的t-群轨道构成.吸收系数的理论计算结果表明,半导体材料的次带吸收会导致太阳能转换效率的增加.     

太阳能半导体热电装置尺寸的优化分析

以多P-N结构成的半导体热电装置为研究对象,通过对热电装置模型的简化,并考虑材料参数随温度变化的实际情况,建立了热电效率随尺寸变化的数学模型。分析得出了影响热电装置热电效率的尺寸参数,为优化分析确定了设计变量和状态变量,并使有限元优化分析得到了简化。借助ANSYS优化分析模块,计算出了热电装置的最优化尺寸方案。     

氮化硅薄膜对晶体硅材料和电池的钝化效果研究

利用等离子体增强化学气相沉积技术,在P型直拉单晶硅硅片和铸造多晶硅片以及太阳电池的表面上 沉积了非晶氮化硅(a-SiNx:H)薄膜,并研究了氮化硅薄膜对材料少子寿命和太阳电池性能的影响。研究发现: 氮化硅薄膜显著地提高了晶体硅材料中少子寿命,同时多晶硅太阳电池的开路电压有少量提高,短路电流普遍 提高了1mA/cm2,电池效率提高了2％。实验结果表明:氮化硅薄膜不仅具有表面钝化作用,也有良好的体钝化 作用。     

COMPARATIVE ANALYSIS OF RECENT HIGH-EFFICIENCY CdTe SOLAR CELLS

Recent progress in CdTe solar cells is summarized through quantitative comparison of individual loss mechanisms in high-efficiency cells from nine laboratories that collectively used seven different CdTe deposition techniques. The highest value of V_α has increased, and there have been significant reductions in window absorption, diode quality factor under illumination, series resistance, and reflection. Among the manufacturers, one finds substantial variations in which losses are dominant. If the smallest individual losses were combined into a single cell, its efficiency would exceed 17%.     

不规则太阳电池临近空间发电模型构建与分析

临近空间长航时飞行器（平流层飞艇、太阳能飞机、高空科学气球等）是目前高空平台（HAPS）的一种发展趋势。目前临近空间长航时飞行器的能量来源主要是太阳电池,由于飞行器形状和体积不同,太阳电池安装位置和面积也不同。飞行器有效铺装面积有限,为了实现能量平衡,因需要铺装更大面积,会遇到不规则形状铺装的情形,但此时的发电预测计算过程比较复杂且速度较慢。该文提出一种基于太阳电池之间关系的发电模型,实现任意单块太阳电池快速预测光伏阵列发电功率。针对现有飞行器不规则铺设太阳电池的进行仿真分析,结果表明,该模型能够准确预测其发电能力,并解决了不规则太阳电池发电能力的准确预测计算过程复杂和速度较慢的问题,修正后的模型在计算用时效率上最多可减少50%。     

硅纳米线阵列太阳电池的性能分析

采用金属催化腐蚀法分别在(100)和(111)硅片表面制备出大面积垂直排列和倾斜排列的单晶硅纳米线阵列,垂直阵列在300～1000nm波段的平均反射率约为2.5%,倾斜阵列在该波段的平均反射率约为5%。基于垂直阵列和倾斜阵列制作的硅纳米线阵列太阳电池的最高转换效率分别为9.31%和11.37%。倾斜阵列电池的串联电阻比垂直阵列电池有所减小,使电池填充因子增大,性能有所提升。载流子复合是硅纳米线阵列太阳电池中电学损失的主导,使电池性能明显低于常规单晶硅电池。     

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。     

SOLAR PROCESSING OF MATERIALS: OPPORTUNITIES AND NEW FRONTIERS

Synthesis of materials with unique properties or with a high chemical selectivity is presented as a competitive application domain for concentrated solar energy with respect to laser or plasma systems. To illustrate the general arguments recent experimental data are presented in three domains (1) surface hardening of steel, super hardness of 1000 Hv is obtained without tensile peak at the interface between treated and non treated material (2) oxides nanopowder processing, pure oxide powders and composites are obtained by vapo-condensation with typical size in the range 10–100 nm (3) fullerenes and nanotubes synthesis, a selectivity of 20% for fullerenes is achieved (ratio of fullerenes to soot mass), more recently single wall nanotubes are processed at pressure 450hPa. These results obtained with 2 kW solar furnaces are commented in the view of solar process scalingup.     

PERL硅太阳电池的性能及结构特点

报道了ＰＥＲＬ硅太阳电池的研制结果，在ＡＭ１．５、２５℃条件下，电池效率η＝２３．７６％。阐述其结构设计上的主要特点，并分析了高性能的机理。     

ZnO:Al绒面透明导电薄膜的制备及分析

利用中频脉冲磁控溅射方法,采用Al掺杂(质量百分比2%)的Zn(纯度99.99%)金属材料为靶材制备平面透明导电ZnO:Al(ZAO)薄膜。利用湿法腐蚀方法,将平面ZAO薄膜在0.5%的稀盐酸中浸泡一定时间后,形成表面凹凸起伏的绒面结构。研究了平面ZAO薄膜的结构特性以及衬底温度、溅射功率和腐蚀时间对绒面ZAO薄膜表面形貌的影响,并对腐蚀前后薄膜的电阻变化进行了分析。结果表明:高温、低功率条件下制备的绒面ZAO薄膜表面形貌较好,在硅薄膜太阳电池中具有潜在的应用前景。