高效硅基异质结太阳电池的ITO薄膜研究

研究室温下通过直流磁控溅射方法制备高性能非晶ITO薄膜的光电特性,并分析不同结晶度的ITO薄膜对硅基异质结太阳电池性能的影响。结果表明:非晶态的ITO薄膜具有高的载流子迁移率和高的光学透过率;当退火温度高于190℃时,随退火温度的上升,薄膜的结晶性逐渐增强,但其光学性能和电学性能都呈逐渐降低的趋势。通过优化退火温度可获得电阻率为4.83×10^-4Ω·cm、载流子迁移率高达35.3 cm²/(V·s)且长波段相对透过率大于90%的高性能非晶ITO薄膜。对比普通工艺制备的微晶ITO薄膜,在242.5 cm²的硅基异质结(SHJ)太阳电池上采用非晶ITO薄膜作透明导电膜,其短路电流密度提高0.32 mA/cm²,可提升电池的光电转换效率。     

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。     

RPD技术生长ICO∶H薄膜及其在晶体硅异质结太阳电池中的应用

通过反应等离子体沉积(RPD)技术室温下生长掺铈的氧化铟薄膜,且沉积过程中通入氢气。高迁移率可使透明导电薄膜在较低的电阻率时保持较高的近红外透过率;透明导电薄膜中较低的载流子浓度能够减少自由载流子的吸收。迁移率的大小主要由薄膜内的散射机制决定,并且受薄膜非晶结构制约。ICO∶H薄膜表面平整,在近红外长波段透过率超过80%。在氢气流量为2 sccm时,薄膜获得1.34×10^-3Ω·cm的最低电阻率和94 cm²/Vs的高迁移率。在晶体硅异质结(SHJ)太阳电池应用中,获得了较高的短路电流密度38.44 mA/cm²,相应的转换效率为16.68%。     

不同ZnO/Cu2O异质结电池的光伏性能

采用电化学沉积法,分别制备薄膜/薄膜型(薄膜型)和薄膜/纳米线型(复合型)Cu2O/ZnO异质结太阳电池,并通过光吸收谱和电流-电压谱测试两类太阳电池的性能。研究发现,与薄膜型异质结太阳电池相比,复合型电池具有更高的电池转换效率。通过对两种不同太阳电池的结构表明,增大PN结面积和改善异质结界面性质是提升该类异质结太阳电池性能的重要途径。     

喷涂热解法沉积CulnS_2薄膜

研究了用喷涂热解法制备的CuInS_2薄膜的结构和光电性质,以及喷涂热解工艺参数对薄膜结构和光电性质的影响。首次成功地用喷涂热解法制备的CuInS_2薄膜组成了CuInS_2/CdS薄膜异质结太阳电池,报道了电池的初步光伏性质。     

金属与超薄非晶硅薄膜的接触特性研究

研究金属与非晶硅薄膜(a-Si:H)的接触特性,用于晶体硅异质结太阳电池新型电极技术开发。采用等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)技术制备超薄(~10 nm)a-Si:H薄膜,利用真空镀膜技术制作金属电极,采用圆点传输线模型(CDTLM)研究a-Si:H与不同金属(Al、Ni、Ti、In)的接触特性。低温退火后a-Si:H与Ni、Al、Ti可获得良好的欧姆接触。经200℃退火,p型非晶硅p-a-Si:H与Al的比接触电阻降至0.3 mΩ·cm~2;n型非晶硅n-a-Si:H与Ti的比接触电阻降至0.7 mΩ·cm~2,表明这两种金属可以直接用于a-Si:H薄膜的表面电极。     

埋栅TCO薄膜的制备及在太阳电池上的应用

提出新型金属埋栅结构来改良透明导电氧化物薄膜(TCO)的光电性能,并分别采用AZO和ITO这2种TCO材料制备和对比3类薄膜(单层TCO薄膜、TCO/金属薄膜/TCO以及TCO/金属栅线/TCO三明治结构的薄膜)的光学和电学性能。本文制备的新型叠层AZO/Mg栅线/AZO和ITO/Ag栅线/ITO结构在300～1200 nm范围内光学透过率保持约在85%,方阻分别降低至1.94和91 Ω/□。将ITO/Ag栅线/ITO作为TCO用在n-CdS/p-Si异质结电池上取得了 9.31%的效率,相比单层ITO的电池转换效率提高了 6.03%。该工作为低方阻、高光学透过率TCO的制备提供了一种行之有效的思路,在光电子器件上也具有一定的应用前景。     

HIT太阳电池中ITO薄膜的结构和光电性能

采用射频磁控溅射技术在不同射频功率下沉积了ITO薄膜,并将其应用于HIT太阳电池。分析了薄膜的结构、光电特性。结果表明,在120W时制备的薄膜很好地兼顾了电阻率和光透过率,其电阻率为3.48×10-4Ω.cm、在350~800 nm波段的平均光透过率为87.1%,将其应用于HIT太阳电池上,电池的转换效率可达13.38%。     

CdS/CuInSe_2异质结薄膜太阳电池

用蒸发方法制备CdS/CuInSe_2(CdS/CIS)异质结薄膜太阳电池。在Mo/玻璃或Mo/Al_2O_3衬底上,用双源法蒸发CIS多晶材料+Cu或CIS多晶材料+Se,通过控制对黄铜矿结构的微小偏离,淀积电阻率不同的两层p-CIS层,然后用蒸发CdS方法,通过控制In的蒸发,在高阻p-CIS层上淀积两层电阻率不同的n-CdS层,并在低阻n-CdS层上蒸发Al栅和SiOx减反射膜,构成n-CdS/p-CIS异质结薄膜太阳电池。对电池的I—V特性和光谱响应特性进行了研究。     

一种喷涂SnO_2减反射薄膜的新工艺及材料研究

采用超声雾化喷涂法沉积得到 Sn O2 薄膜和掺氟离子 Sn O2 薄膜。通过改变掺杂量和选择合适的工艺条件可控制掺氟 Sn O2 薄膜的方块电阻 ,其最小方块电阻值达 10 Ω/□。用 5 5 0 nm单色光测得其透过率为 85 %— 90 %。用 X射线衍射仪及扫描电子显微镜分析 Sn O2 薄膜的微结构和成份 ,薄膜为择优取向晶化。薄膜具有很好的抗腐蚀性能。在已完成 pn结及电极制作工序的单晶硅太阳电池上沉积一层厚 70 nm的未掺杂 Sn O2 薄膜 ,构成光学减反射层 ,其电池的短路电流 Isc提高约 5 %— 10 %。     

太阳电池工作原理及特性五

五、硫化镉太阳电池 1.特点用硫化镉材料制作的太阳电池种类繁多。通常所说的硫化镉电池是指硫化亚铜-硫化镉构成的异质结电池,常常写作Cu_2S/CdS或Cu_xS/CdS。其中薄膜硫化镉太阳电池尤其受到各国科学家的重视,它轻薄如纸,厚度仅50—100微米,在中午阳光下(100毫瓦/厘米~2),功率1瓦的Cu_xS/CdS电池才5—10克重。     

扩散对薄膜Cu_2S/CdS太阳电池效率及稳定性的影响

本文报道了用Auger电子能谱研究由真空沉积CdS和化学浸渍Cu_2S制备的新鲜薄膜Cu_2S/CdS太阳电池以及实际使用三年后的薄膜Cu_2S/CdS太阳电池的AES深度分布特征,讨论了扩散现象对薄膜Cu_2S/CdS太阳电池效率及稳定性的影响。指出薄膜Cu_2S/CdS太阳电池效率降低的原因是扩散改变了Cu_2S层的化学组成和加深了Cu过渡区的厚度。     

薄膜厚度对ZnO:Ti透明导电薄膜光电性能的影响

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出可见光透过率高、电阻率低的掺钛氧化锌(ZnO∶Ti)透明导电薄膜。SEM和XRD研究结果表明,ZnO∶Ti薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。讨论了薄膜厚度对掺钛氧化锌透明导电薄膜光学、电学性能的影响。当薄膜厚度为835nm时,薄膜具有最低电阻率3.34×10-4Ω.cm。所制备薄膜附着性能良好,在波长为500～800nm的可见光中平均透过率均超过91%,ZnO∶Ti薄膜可用作薄膜太阳电池和液晶显示器的透明电极。     

CIGS电池缓冲层CdS的制备工艺及物理性能

在含有醋酸镉、醋酸氨、硫脲和氨水的水溶液中,化学沉积CdS半导体薄膜,薄膜的厚度与搅拌强度有很大关系,表明薄膜的生长速度是由OH-和SC(NH2)2的扩散传质为控制步骤。CdS薄膜的电阻率在104~105Ω.cm之间。CdS薄膜的晶格在乙酸胺浓度较小时,为六方晶和立方晶混合结构;乙酸胺浓度较大时,为立方晶结构。利用六方晶与立方晶混合的CdS制备的CIGS太阳电池,光电转换效率最大可达12.1%,3.5×3.6cm2小面积组件为6.6%。立方相CdS制备的最佳电池效率达到12.17%。两种晶相结构的CdS薄膜对CIGS太阳电池的性能影响没有明显的差别。     

喷涂热解CdS薄膜的热处理对薄膜电学性质的影响

据报道,法国PPI利用喷涂热解技术制备的61cm×61cm的Cu_2S/CdS太阳电池已正式投产,最高效率达7.3％(1cm~2)。我们曾用该法制备了某些Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元化合物薄膜。本文报道了用喷涂热解法制备的CdS薄膜性质,讨论了不同工艺条件和喷涂液组成对CdS薄膜结构的影响,以及在不同气氛中热处理对薄膜电学性质的影响,同时还报道了用该薄膜     

薄膜CdS-Cu_2S电池的某些改进

本文介绍了在沉积CdS工艺中防止锌蒸发的方法。用电子扫描和光点扫描分析了CdS薄膜和太阳电池的均匀性。 本文还讨论了CdS的腐蚀机理。用盐酸腐蚀CdS使该电池的反射损失降到2—3％,在阳光下测得电池的转换效率达8.9％,电池面积为4.9cm~2。     

ITO/Metal/ITO叠层电极中Cu/Ag对钙钛矿太阳电池电极性能的影响

研究ITO/Metal/ITO（IMI）电极中金属层Cu和Ag及其厚度对电极光电性能的影响,结合霍尔测试、紫外分光光度计、原子力显微镜等分析金属层材料和厚度对IMI电极光电性能以及形貌的影响。通过优化金属层厚度,获得方阻分别为11.2 Ω/□和14.5 Ω/□且400~800 nm波长范围内平均透过率分别为93.9%和86.5%的ITO/Ag/ITO和ITO/Cu/ITO电极。将IAI和ICI电极作为正面电极应用于钙钛矿太阳电池,太阳电池的填充因子从62.5%提升至78.0%。IMI在短波段的较大反射率会导致电池短路电流密度低1~2 mA/cm²。当Cu层和Ag层的厚度分别为7.4 nm和6.4 nm时,钙钛矿太阳电池的效率达到最佳。     

一种有希望的多晶太阳电池

美国宾西法尼亚州的Ametek应用材料实验室最近研制了一种由CdS,CdTe和ZnTe组成的in-i-p型多晶太阳电池,在2mm~2的电池上太阳电池的转换效率达到10.7％,在4cm~3的太阳电池上也取得了9.4％的转换效率。电池的设计是把宽带隙的n型CdS和p型:ZnTe分布在高电阻率的CdTe两边,这同简单的异质结相比有许多优点,电池制造的每一步都适于大规模低成本生产。现有的沉淀过程都在3″×6″(116cm~2)衬底上进行,然后划开为单个电池,衬底材料是商业可得的涂层玻璃。     

掺杂浓度对AZO薄膜光电性能的影响及其在硅基薄膜太阳电池中的应用

以磁控溅射法制备Zn O∶Al(AZO)薄膜,研究掺杂浓度及衬底温度对AZO薄膜光电性能的影响。在AZO薄膜光电性能研究优化的基础上,以Al含量为1.6%at.(1%wt.)及3.1%at.(2%at.)的AZO薄膜为前电极制备双结硅基薄膜太阳电池。与业界普遍采用的1%wt.AZO薄膜相比,适度重掺杂(2%wt.)的AZO薄膜由于带隙拓宽可以取得更优的透过率,同时电阻率的优化在更低衬底温度下取得,因此,2%wt.AZO薄膜电池不仅可实现AZO薄膜的低温沉积,而且电池具有较高的转换效率。     

CdTe/CdS异质结特性

从理论上对CdTe／CdS太阳电池CdS/CdTe异质结的特性进行了研究和讨论，结果表明可以简单利用改变CdTe、CdS两种半导体材料的掺杂浓度来改变CdS/CdTe异质结的能带结构。针对不同的能带结构采用了不同的物理模型，得到的CdS/CdTe异质结伏安特性曲线有一折点，且折点位置随异质结能带结构的变化而变化。