碘化铅残留对钙钛矿太阳电池性能影响

通过对一步法和两步法制备的钙钛矿电池器件的光电性能进行研究,发现2种方法制备的太阳电池主要性能参数有明显差异。一步法制备的器件有更大的短路电流密度(Jsc)和更高的填充因子(FF),两步法制备的器件有更高的开路电压(Voc)。通过电容-电压(C-V)测量、外量子效率以及开路电压随光强变化,发现两步法中PbI_2对器件性能的影响。PbI_2在聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)和钙钛矿之间形成空穴阻挡层,有利于开路电压的提高,但对空穴传输和载流子收集有不利的影响。     

钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(4)

<正>2014年,中国科学院物理所孟庆波小组也制备了无空穴传输层的钙钛矿电池(TiO_2/CH_3NH_3PbI-3/Au),但对界面进行了调控处理,获得10.49%的电池效率~([15]),并对电池的I-V特性进行了系统分析,表明该类电池是一种典型的平面异质结电池,具有空间电荷区。但是,由于缺乏空穴传输层,这种钙钛矿电池的开路电压和填充因子还是偏小。2.3 p-i-n结构和场助收集图6为高效钙钛矿平面异质结太阳电池的能带图,结合文献报道的材料参数,我们重新标示了相关的能带参数,如图8所示。可以看出,ZnO/CH_3NH_3PbI_3/HTM为典型的n-i-p平面结构,n-ZnO为迎光面。这里HTM为空穴传输材料,即p型螺二芴(spiro-MeOTAD)。其中CH_3NH_3PbI_3为本征层(i层),即未人为掺杂,以保持材料低缺陷密度和高质量。i层具有适当     

连续旋涂提高钙钛矿太阳电池开路电压的研究

在钙钛矿太阳电池的制作过程中,通过改善旋涂方法和条件,可大大提高钙钛矿吸收层的结晶性以及太阳电池的光电转换性能。与常规的一次性旋涂方法相比,采用连续二次旋涂方法制作的钙钛矿薄膜更加致密,结晶性明显提高。旋涂时前驱液和衬底的温度会影响钙钛矿层的晶体结构,温度为60℃时,钙钛矿的平均晶粒尺寸约为500 nm,且晶粒之间致密排列,导致光学带隙增加。采用连续二次旋涂方法,在加热温度为60℃时制作的钙钛矿太阳电池的光电转换效率达到14.7%,其中短路电流密度、开路电压和填充因子分别为18.9 m A/cm~2、1.13 V和69%。与常规钙钛矿太阳电池相比,开路电压提高约100 m V。依据暗态J-V测试结果,二次旋涂工艺条件下,该光伏器件的反向饱和电流密度约为10~(-5)m A/cm~2,比一次旋涂工艺降低3个数量级。     

非晶硅太阳电池瓦

日本三洋公司试制成非晶硅太阳电池瓦,输出功率为2瓦的每片价格2000-2500日元。该太阳电池的面积为500cm~2,光电转换效率为6%(模拟阳光、AM1,100mW/cm~2),开路电压为9V(11个单元串联),短路电流为13mA/cm~2,填充因子为0.57。     

加热和水处理共同调控PbI2薄膜形貌及其在钙钛矿太阳电池中的应用研究

该文研究加热和水处理共同作用对PbI₂薄膜形貌的调控和对钙钛矿太阳电池性能的影响。使用的钙钛矿体系为（FAPbI₃）_1-x（MAPbBr₃）_x,并在两步法工艺基础上对PbI₂薄膜进行不同时间加热和短时间水处理可将PbI₂薄膜制备成多孔结构。将双重处理后的PbI₂薄膜制备成钙钛矿薄膜后,可发现钙钛矿薄膜质量明显提升,表现在：钙钛矿的晶粒尺寸明显增大、结晶性增强、吸光能力提升、载流子传输更快。且此种方式能有效调控钙钛矿薄膜中的PbI₂残留量。在器件效率方面,只对PbI₂薄膜进行加热处理制备的电池的开路电压、短路电流、填充因子和效率分别为1.05 V、23.12 mA/cm²、73.81%和17.92%,而在最优双重处理工艺下制备的电池的这4个相应的参数分别为1.09 V、24.75 mA/cm²、77.85%和21.10%。     

反溶剂对CsPbBr3太阳电池性能的影响

分别在钙钛矿前驱体中添加一系列的反溶剂乙酸乙酯(EA)和乙腈(ACN),制备出不同形貌的CsPbBr₃薄膜,探究薄膜质量与太阳电池性能的内在联系。结果表明,在大气制备环境中,反溶剂有助于CsPbBr₃晶粒的生长,薄膜表面缺陷明显减少,太阳电池各性能参数(短路电流密度、开路电压以及填充因子)均有所提升,尤其是添加乙腈(V(PbBr₂/DMF)∶V(ACN)=10∶1)后,光电转换效率(PCE)从3.16%提高到7.10%。     

以GeSe为光吸收层的薄膜太阳电池模拟优化研究

针对GeSe薄膜作为吸收层的薄膜太阳电池，利用Scaps-1D太阳电池模拟软件研究电池的吸收层参数对光电性能的影响，以最大光电转化效率（PCE）为优化目标，确定吸收层厚度、缺陷态密度、掺杂浓度以及电子亲和势等参数，获得0.77 V的开路电压，38.55 mA/cm2的短路电流，85.21%的填充因子以及25.3%的光电转化效率。     

一步法制备高效TiO2/PbS异质结量子点太阳电池

采用一步涂层法制备TiO₂/PbS异质结且带有不同浓度PbS量子点光吸收层的太阳电池器件。测试结果表明,用浓度为200 mg/mL的PbS量子点制备的太阳电池在AM1.5模拟光照下获得的能量转换效率（PCE）为9.08%,其开路电压（V_OC）为0.570 V、短路电流（J_SC）为29.6 mA/cm²、填充因子（FF）为0.539。研究证实了一步法的可行性与可靠性。与传统的层层旋涂法相比,一步涂层法具有操作过程简单、材料消耗少、制备薄膜质量好等优点,可用于大批量制备高效率量子点太阳电池。     

钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(3)

<正>2014年5月在国内钙钛矿太阳电池学术会上,武汉大学物理学院方国家小组报道,其研制的CH_3NH_3PbI_3-xCl_x钙钛矿电池效率达到16.02%[10]。钙钛矿电池与传统商业电池叠层已取得初步进展。美国加州斯坦福大学McGehee M小组报道,其研制的钙钛矿/CIGS叠层电池效率达到18.6%。他们的CIGS电池效率已达17%,叠层电池效率提高不多的原因,可能是由于钙钛矿电     

电泳法制备纳米TiO2薄膜

通过电泳法在导电玻璃上制备了二氧化钛薄膜,利用SEM及XRD对样品形貌和结构进行了表征.比较了不同分散剂对薄膜制备的影响.将所制备的薄膜用于染料敏化太阳电池的光阳极,得到了较高的开路电压和短路电流.其中以异丙醇做溶剂并加入少量聚乙二醇所制备的二氧化钛薄膜用于染料敏化太阳电池,开路电压达到0.66V,短路电流达到8.14mA/cm2.     

微晶硅电池的制备及提高其效率的优化

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了不同硅烷浓度系列的微晶硅电池。结果表明:电池的开路电压随着硅烷浓度的增大而逐渐增加,而电池的短路电流则先增加后减小,在转折点电池的效率达到最大,填充因子则变化不明显;(220)择优取向出现,I(220)/I(111)比值大,电池的短路电流密度也大,电池的效率也最高;在实验的范围内,电池的短路电流密度和厚度成正比例关系;首次在国内制备出了效率达7.3%,短路电流密度(Jsc)为21.7mA/cm2,开路电压(Voc)为0.52V,填充因子(FF)为65%的微晶硅电池。     

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℃）。     

HBr添加剂获得高质量钙钛矿薄膜

以HBr作为添加剂,通过传统一步法能够获得均匀致密的钙钛矿薄膜。HBr的加入既可提高无机部分Pb I2分子在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的溶解度,又能与前驱体分子和溶剂分子络合而形成中间相避免前驱体分子快速反应生成钙钛矿,所以能获得高质量的均匀致密的薄膜。以瞬态吸收测试研究钙钛矿薄膜内部的电荷转移的动力学过程,并对此给出理论解释。使用HBr作为添加剂制作的钙钛矿太阳电池的短路电流(Isc)、开路电压(Voc)和填充因子(FF)均有提高,光电转换效率(PCE)从13.05%提高到15.88%。     

MoO3界面修饰提升刮涂钙钛矿太阳电池性能

在空穴传输层Spiro-OMeTAD和Ag电极之间引入三氧化钼(MoO₃)空穴修饰层,并研究其对空气中刮涂的钙钛矿太阳电池光伏性能的影响,结合导电性测试、稳态光致发光光谱和水接触角测试等探究其影响机制。实验和测试结果表明MoO₃可提升空穴传输能力和减小界面电阻,同时对下方的Spiro-OMeTAD及钙钛矿起到保护作用,可减缓空气中水氧侵蚀。基于MoO₃界面修饰层的在空气中刮涂制备的钙钛矿太阳电池光电转换效率由15.14%提升至18.30%,尤其是填充因子的平均值由60%提升至76%,电池稳定性得到改善,未封装电池在400 h后仍保持初始效率的90%。     

Mn-p型硅MIS太阳电池

本文报道了新提出的一种Mn-p型硅MIS太阳电池。实验比较了Mn和Cr势垒金属的差别。SnO_2作减反射膜,使短路电流和输出功率约增加57％。制得的3.4cm~2单晶硅Mn-MIS电池,在AM1.5下的转换效率为8.6％,短路电流密度为24.7mA/cm~2,开路电压为512mV,填充因数为0.68;多晶硅Mn-MIS电池效率为5.2％。给出了实验电池存放九个月后的衰降数据。     

多步扩散制备太阳电池pn结工艺的研究

在制备晶体硅太阳电池pn结的扩散工序中,工艺设计对硅片中磷浓度的分布起重要作用进而会影响电池电性能,通过实验研究,优化得出多步扩散工艺。结果显示,采用多步扩散方法可减少死层、增加电活性磷掺杂量,并能通过适当调整第二次恒定源扩散工艺参数实现对填充因子的独立控制。与常规的两步扩散工艺相比,新工艺制备的太阳电池开路电压Voc升高6 m V,填充因子FF得到明显改善,光电转换效率Eff有0.4%的绝对提升,使组件输出效率CTM相应提高0.97%。     

钙钛矿敏化太阳电池制备工艺的优化研究

近年来,有机金属卤化物钙钛矿太阳电池因制备条件温和、光吸收强、能耗低、光电转化效率高等优点成为备受瞩目的研究热点。本文采用一步法制备钙钛矿材料甲胺碘化铅（CH3NH3PbI3）,并以廉价的聚（3-己基噻吩） （P3HT）为空穴传输材料在大气环境下制备钙钛矿敏化太阳电池。其中,通过调控TiO2浆料与松油醇、乙基纤维素的配比,分别制备具有250 nm、600 nm和1 000 nm三种不同厚度的TiO2纳米颗粒多孔薄膜光阳极,并系统考察钙钛矿前驱体溶液旋涂量对敏化电极结构形貌及光吸收性能的影响。太阳电池光电特性测试结果表明：当TiO2多孔层厚度为600 nm、钙钛矿前驱体溶液的旋涂量为40 μl时,CH3NH3PbI3能够较为完全地覆盖在多孔TiO2的表面,且钙钛矿材料的晶粒尺寸合适,TiO2孔道结构未被堵塞,有利于空穴导体的填充以及空穴的转移与传输,优化后的太阳电池光电转化效率达到5.17%。     

半导体隔片电化学光电池——Ⅴ.各种薄片制备和不同类型SC-SEPs

本文报道用轧片、刷涂、电沉积等方法制备的薄膜CdSe SC-SEPs的实验结果。在100mW/cm~2的光照密度下,上述电池分别可获得1.2—1.35V的光电压和11—29mA/cm~2的光电流。文中讨论了一些制备薄膜半导体隔片的新方法,并讨论了隔片光伏电池、隔片光解池、隔片光电解池、隔片光蓄电池和n层隔片光电解池的结构以及在电解、电有机合成等方面的应用可能性。     

n型TOPCon太阳电池PECVD路线磷活性掺杂技术的改善研究

针对n型TOPCon太阳电池采用PECVD技术时存在的磷烷耗量偏高、多晶硅磷活性掺杂浓度偏低和多晶硅层场钝化效果偏差的问题，通过进行不同的原位掺杂非晶硅沉积工艺实验和磷沉积退火实验来寻找合适的解决方式。实验结果显示：1)采用变磷烷流量原位掺杂工艺的实验片的多晶硅磷活性掺杂浓度平均值比采用恒磷烷流量原位掺杂工艺的实验片的高2.19×1020/cm3;2)钝化效果方面，相较于采用恒磷烷流量原位掺杂工艺的实验片，采用变磷烷流量原位掺杂工艺的实验片的隐性开路电压和隐性填充因子分别高5 mV和0.42%;3)在采用变磷烷流量原位掺杂工艺的前提下，相较于采用常规退火工艺制成的太阳电池，采用磷沉积退火工艺制成的太阳电池的开路电压提高了3 mV，短路电流提高了0.02 mA，填充因子提高了0.54%，并联电阻增加了10Ω，光电转换效率提升了0.14%。采用PECVD技术路线制备TOPCon太阳电池时，变磷烷流量原位掺杂工艺搭配磷沉积退火工艺有明显的提升太阳电池光电转换效率的效果。     

光伏-温差混合能源的优化设计与实验研究

提出一种混合能源的设计方法,以太阳电池为温差电池的高温端热源,采用散热器为温差电池低温端散热,使得温差电池高温端和低温端形成温差,成功产生了电能.该文对光伏.温差混合能源进行优化设计和实验研究.实验结果发现,采用针肋散热器时,温差电池的开路电压大于采用肋片散热器时温差电池的开路电压;对比采用铝质散热器,采用铜质散热器时的温差电池开路电压容易出现较大波动性;采用24mm厚针肋铝质散热器时,温差电池的开路电压最大.温差电池通过DC/DC为超级电容器充电,当冷、热端温差在1.4℃时,工作电流为5.16mA,工作电压为0.41V,功率为2.11mW.