a-Si(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的AFORS-HET模拟优化

采用限定变量的方法,运用AFORS-HET(Automat FOR Simulation of HETerostructures)软件计算模拟了不同厚度、掺杂浓度和禁带宽度的非晶硅薄膜背场以及不同厚度、禁带宽度的非晶硅本征层对a-Si(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的影响.结果表明,在其它参数不变的情况下,增加较薄的背场和中间本征层,可以提高太阳电池的整体性能,其光电转换有很大程度提高,其最高转换效率可达20.75％;其中,中间本征层在厚度不超过20 nm时,对电池的短路电流影响不大,而其它性能则相对下降;当非晶硅薄膜背场的掺杂浓度为1019 cm-3以上,带隙为1.7 eV,厚度为5 nm时,电池性能最佳.     

掺杂层对非晶硅异质结太阳电池特性影响的研究

近非晶硅/单晶硅异质结太阳电池因其较大的技术优势而受到广泛关注,但由于器件结构较为复杂,引入了较多的界面缺陷,即使沉积的薄膜具备良好的光电特性,所制备出的器件也不一定有高的转换效率。通过对p型及n型非晶硅沉积层分别进行掺杂,根据实验结果,随着掺杂浓度的增加,非晶硅层的钝化质量逐渐降低,界面上缺陷态密度逐渐增加,且掺杂气体PH3比B2H6可更好地掺入到薄膜中。分别采用p型及n型非晶硅层制作成异质结太阳电池,通过电池特性参数可以推断出:当掺杂量足够高到可以产生足够的场效应来推动载流子运输,并且足够低到可以避免产生过多缺陷时,电池性能最佳。此外,研究还发现:n型非晶硅层更适合做电池背表面场,而p型非晶硅层更适合做电池正面。     

高效超薄空间用三结砷化镓太阳电池研制

高效性、轻型化是未来单体太阳电池的发展方向。采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法制备高效Ga In P/Ga As/Ge正向晶格匹配三结砷化镓外延片,先采用机械磨削方式减薄到一定厚度,再通过氢氟酸、双氧水和水的混合液将衬底减薄至120、100、80μm,最薄至50μm。设计新型背电极,解决超薄片翘曲问题。通过以上手段制备成不同厚度和不同面积的砷化镓太阳电池,利用厚度50μm的外延片,制备出最大面积为12.25 cm2的太阳电池,其光电转换效率为29.52%(AM0,25℃)。利用厚度80μm的外延片,制备出最大面积为30.18 cm2的太阳电池,其光电转换效率为29.7%(AM0,25℃)。经过温度冲击、焊点拉力和稳态湿热等可靠性试验考核,均满足要求。     

基于AMPS软件的微晶硅太阳电池最佳性能预测

以太阳电池模拟软件AMPS-1D为基础研究窗口层厚度、前端接触势垒等因素对微晶硅薄膜太阳电池的p层势垒和内建电势的影响,同时预测该因素对太阳电池性能的影响。研究结果表明,前端接触势垒越大,微晶硅太阳电池的性能越好,当前端接触势垒小于1.32 eV时,p层厚度对电池性能的影响显著,当p层厚度为14 nm时,所得微晶硅太阳电池的性能最佳。     

单晶硅太阳电池最高转换效率的模拟预测

利用AFORS-HET软件模拟单晶硅异质结太阳电池的性能,实验完成后显示当加大发射层的厚度后,电池的短波响应会减弱,短路电流也会随之减小。缓冲层厚度不大于30 nm时,电池的优劣波动很大。没有放入单晶硅异质时,效果很差;然而将本征非晶缓冲层放入非晶硅/单晶硅异质结界面处后,提高了电池效率。由该软件模拟的a-Si/i-a-Si:H/c-Si/i-a-Si:H/n+a-Si双面异质结太阳电池的转换效率最高会达到32.16%。     

Cu2ZnSnS4薄膜太阳电池的数值分析

Cu2ZnSnS4(CZTS)是一种环境友好的新型半导体材料,它的禁带宽度(约1.5 eV)与太阳光谱的响应很好,同时这种材料具有很大的光吸收系数以及它的组成元素在地壳中很丰富,因此它在光伏和光电子材料方面具有十分广阔的应用前景。利用SCAPS软件对CZTS薄膜太阳电池进行了数值模拟,对CZTS吸收层的厚度和载流子浓度进行了优化设计,得到CZTS的最佳厚度为3μm,最佳空穴浓度范围为2×1016～6×1016cm-3;同时就CdS缓冲层厚度对电池性能的影响进行了分析,发现CdS缓冲层的厚度不宜太大,否则会浪费一部分短波段的太阳光子,使CZTS太阳电池的转换效率降低。     

InGaN太阳电池光电转换特性的理论计算

从p-n结太阳电池的理论模型和InxGa1-xN带隙的经验公式出发,结合实际材料参数,通过改变In组分来调节InxGa1-xN带隙。计算了标准太阳光谱AM1.5光子通量及该光谱下InxGa1-xN单结和InxGa1-xN/Ga P异质双结太阳电池的光电转换效率。结果显示,InxGa1-xN单结太阳电池的最大转换效率是27.28%,与之对应的In组分为0.82。InxGa1-xN/Ga P异质双结太阳电池的最高转换效率为30.75%,对应的In组分是0.74。这些结果可作为设计制备In Ga N太阳电池的理论依据。     

埋栅型硅基薄膜材料太阳电池的制备

设计了一种新型的具有环形PN结的埋栅型(CJBE)硅基薄膜太阳电池,利用multisim软件并对其制备工艺及性能进行了研究。研究发现与传统的单结电池相比,制备所得电池的光谱响应性能约提高了45%。当电池的厚度增加时,其短波响应微弱下降,长波响应增强,当电池的通孔面积增大时,其光谱响应强度减弱,当电池的P型杂质浓度增大时,电池的光谱响应强度减弱,当电池的N型杂质浓度增加时,其光谱响应强度先增强后减弱。     

计算机模拟微晶硅薄膜太阳电池量子效率

太阳电池的性能参数不仅受到本征层厚度的影响,也受本征活性层晶化率影响。基于AMPS-1D仿真软件,在模拟无缓冲层和最佳缓冲层两种条件下,计算不同本征层厚度和晶化率时电池相关参数。计算数据表明,缓冲层厚度在100 nm时,太阳电池性能最好,且高于无缓冲层情况;量子效率在长波段与本征层晶化率正相关,晶化率提高的同时,电池的短路电流增大,转换效率与填充因子降低。     

基于CsPbI3的全无机钙钛矿太阳电池数值分析

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池光稳定性、热稳定性较差,且传统的电子传输层 TiO₂需要高温制备,不利于制备柔性较好的电池器件。基于 SCAPS 设计以 CsPbI₃为吸收层的全无机钙钛矿太阳电池,其结构为：FTO/ETL/CsPbI₃spiro-OMeTAD/Au。分别以 TiO₂、CdS 及 IGZO 作为电子传输层进行分析,通过数值仿真结果可知,IGZO 作为电子传输层可获得更好的性能。探讨了CsPbI₃吸收层厚度、缺陷态密度、掺杂浓度以及IGZO 厚度和掺杂浓度对电池性能的影响,当 CsPbI₃吸收层厚度为 600 nm,缺陷态密度为 10¹⁰cm^-3,掺杂浓度为 10¹⁹cm^-3,而 IGZO 厚度和掺杂浓度分别为 30 nm 和 10²¹cm^-3时,电池输出特性为：V_oc=1.56 V,J     

双钩波形板分离器的三维数值模拟研究

利用数值模拟的方法对热态工况下双钩波形板分离器的单级分离效率、总分离效率以及压降进行了研究。结果表明:波形板双钩开口处漩涡的存在造成了蒸汽回流,提高了波形板的分离效率;当波形板入口蒸汽速度v小于2m/s时,分离效率随v的增大迅速提高,但当v大于2m/s时,分离效率趋于平稳;波形板压降随v的增加显著增大;液滴粒径大于10μm时,分离效率随v增加而升高,而液滴粒径为10μm时,分离效率随v增加而降低;液滴分离主要集中在双钩波形板的前2级,波形板后4级的分离效率显著降低;随液滴粒径增大,波形板第1级的分离效率逐渐增大,而第2级先增大后减小,当液滴粒径大于250μm时,前3级的分离效率不再受液滴粒径的影响。     

双钩波形板分离器的三维数值模拟研究

利用数值模拟的方法对热态工况下双钩波形板分离器的单级分离效率、总分离效率以及压降进行了研究.结果表明:波形板双钩开口处漩涡的存在造成了蒸汽回流,提高了波形板的分离效率；当波形板入口蒸汽速度v小于2 m/s时,分离效率随v的增大迅速提高,但当v大于2 m/s时,分离效率趋于平稳；波形板压降随v的增加显著增大；液滴粒径大于10μm时,分离效率随u增加而升高,而液滴粒径为10μm时,分离效率随v增加而降低；液滴分离主要集中在双钩波形板的前2级,波形板后4级的分离效率显著降低；随液滴粒径增大,波形板第1级的分离效率逐渐增大,而第2级先增大后减小,当液滴粒径大于250μtm时,前3级的分离效率不再受液滴粒径的影响.     

TiO_2基染料敏化太阳电池的薄膜改性研究

水热法制备纳米晶TiO_2电极,分别用臭氧和AgNO_3对TiO_2基薄膜电极片进行处理,组装成染料敏化太阳电池。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)测试仪对纳米晶TiO_2薄膜进行表征,测试电池的I-V曲线。结果显示,臭氧处理的电池短路电流密度和光电转换效率分别提高了40.5%和64.31%;硝酸银掺杂后电池的短路电流密度和光电转换效率先增大后减小,其中Ag掺杂量为1%时电池的输出性能最佳,其短路电流密度和光电转换效率分别提高了57.46%和48.13%。     

440t/h循环流化床锅炉颗粒物排放特性的实验研究

针对440t/h大型燃煤循环流化床电站锅炉,分别在静电除尘器(ESP)前后水平烟道进行颗粒物采样,研究不同燃烧工况变化(包括煤质、锅炉负荷、n(Ca)/n(S)和氧量)对颗粒物排放的影响.分析结果表明:静电除尘器效率随着粒径减小逐渐下降,对亚微米颗粒收尘效率不足90%,排放颗粒物中可吸入颗粒物占据较大的份额,一般在70%～90%左右;随着煤中灰分含量的增加,锅炉负荷的增加,颗粒物排放浓度逐渐增加,静电除尘效率下降;添加石灰石后颗粒物浓度明显增加,CaO对颗粒物凝并和团聚有一定作用,使得静电除尘器前粗颗粒物所占烟尘总量的百分比增加,烟尘颗粒d(0.5)从35.25μm增大到48.50μm;燃烧气氛含氧量增大时,排放颗粒物的粒径逐渐减小,PM1、PM2.5和PM10总排放量都是增大的.     

旋液分离器对煤气化细灰的分离特性研究

以煤气化细灰为固相颗粒物料,研究了旋液分离器对含一定细灰黑水的液固分离特性,考察了不同操作参数对不同粒径细灰颗粒分离效率的影响规律。研究结果表明,对10μm以下的细灰颗粒,入口流速、分流比和入口颗粒浓度对不同粒径细灰颗粒的分离效率均有较大影响。对5.012μm以下颗粒,随入口流速的增加,分离效率先减小后略有增大,粒径越小、分流比越大,该趋势越显著;当粒径介于5.012~10μm之间,分离效率随入口流速逐渐增大。10μm以下的细灰颗粒,随分流比的增加,分离效率近乎呈线性增加趋势,并无最佳分流比出现;随入口颗粒浓度的增加,分离效率略有增加。对10μm以上的细灰颗粒,随颗粒粒径的增加受入口流速、分流比和入口颗粒浓度影响逐渐显著。在旋液分离器内,存在明显的小颗粒团聚现象,表现为当颗粒粒径30.2μm时,分离效率已出现超过100%的情况。利用实验结果拟合出旋液分离器对煤气化细灰分离粒度的预测公式,该公式预测值与实验值吻合良好。     

440t/h循环流化床电站颗粒物排放特性的实验研究

针对440t/h大型燃煤循环流化床电站锅炉，分别在电除尘器前后水平烟道进行颗粒物采样，研究不同燃烧工况变化（包括煤种、锅炉负荷、Ca/S和氧量等）对颗粒物排放的影响。分析结果表明：静电除尘器分级效率随着粒径减小逐渐下降，对亚微米颗粒收尘效率不足90％，排放的颗粒物中可吸入颗粒物占据较大的份额，一般在70％～90％左右；随着煤中灰分含量的增加，锅炉负荷的增加，颗粒物排放浓度逐渐增加，静电除尘效率下降；添加石灰石后颗粒物浓度明显增加，CaO对颗粒物凝并和团聚有一定作用，使得粗颗粒物所占烟尘总量的百分比增加，烟尘颗粒d(0.5)从35.25μm增大到48.50μm；燃烧气氛含氧量增大时，排放颗粒物的粒径逐渐减小，PM1、PM2.5和PM10总排放量都是增大的。     

介孔ZnO、NiO的叠层染料敏化太阳电池的研制

染料敏化太阳电池具有成本廉价、制作工艺简单以及性能稳定的特点,为人类廉价和方便地使用太阳能提供了有效的方法。目前,染料敏化太阳电池的最高转换效率由n-DSSCs保持,利用介孔TiO2纳米晶作电极材料,转换效率达到了12%,但是要进一步提高电池效率遇到了挑战。采用ZnO光阳极和NiO光阴极,分别以N719和C343为光敏剂,研究了组建叠层染料敏化太阳电池的可行性。J-V测试结果表明,从NiO端照射时,pn-DSSCs的开路电压Voc可达694mV,为相应的n-DSSCs和p-DSSCs的开路电压之和。器件的Jsc、FF和h分别为2.73mA/cm2、34.8%、0.66%。研究了电解质中I2与I-相对浓度变化对电池性能和电荷迁移电阻的影响,随着I2/I-浓度比从1∶20增加到1∶1,电池效率从0.71%增加到0.98%。     

新型无机绝缘电磁线的制备与表征

采用熔融状的玻璃包覆镀镍铜线制备了高性能电磁线,对电磁线进行了形貌及尺寸表征.结果表明:在直径为2 mm的铜线表面采用拉膜法包覆玻璃薄膜,当玻璃薄膜厚度在50μm左右时有良好的绕线韧性,随着厚度的增加,其绕线韧性降低,当玻璃厚度大于等于150μm时,其制作的电磁线已不能满足其绕线的韧性要求;玻璃薄膜厚度随拉膜速率的增大而减小,当拉膜速率在1~1.8 m/s时,玻璃薄膜厚度在50~100μm范围内,其制备的电磁线能满足绕线的韧性要求.     

超高压4H-SiC p-IGBT器件材料CVD外延生长

介绍偏晶向4H-SiC衬底上化学气相沉积(CVD)外延生长及其竞位掺杂方法,使用"热壁"CVD外延生长系统,在4英寸4°偏角n~+型4H-SiC衬底上进行了p型4H-SiC外延层及p型绝缘栅双极型晶体管(p-IGBT)器件用p~-n~+结构材料生长,利用Candela CS920表征了100μm厚p型4H-SiC外延层表面缺陷及结构缺陷,典型表面缺陷为三角形缺陷和胡萝卜缺陷,3种结构缺陷分别是基晶面位错(BPD)、三角形肖克利型层错(SSF)和条形层错(BSF)。微波光电导衰退法(μ-PCD)测试表明,100μm厚p型4H-SiC外延层载流子寿命为2.29μs,采用二次离子质谱(SIMS)测试方法分析了不同铝(Al)掺杂浓度的深度分布,最高Al掺杂浓度为2×10~(19)cm~(-3)。     

固阀塔板对煤气化飞灰洗涤净化性能的实验研究

以煤气化飞灰、空气、水为实验介质,研究了固阀塔板的洗涤特性。通过改变洗涤塔入口和塔内操作条件观察其对洗涤效率的影响规律。实验结果表明气量、液量、颗粒浓度以及塔板数对不同粒径飞灰颗粒的洗涤效率均有较大的影响;固阀塔板对大于10μm的飞灰颗粒洗涤效率可以达到90%以上,随着粒径的降低洗涤效率逐渐降低,颗粒粒径在1～3μm之间洗涤效率最低为52%左右;低于1μm的颗粒,随着粒径的降低洗涤效率逐渐升高。不同粒径飞灰颗粒的洗涤效率随气量增加呈现不同的变化趋势,其中3μm以上颗粒的洗涤效率随气量的增加而增大;而1μm以下颗粒的洗涤效率随着气量的增加,洗涤效率逐渐降低;介于1～3μm间的颗粒洗涤效率受气量变化影响较小。不同粒径颗粒的洗涤效率随液量的增加均增大;随入口颗粒浓度增加,5μm以上颗粒洗涤效率略有增加,但3μm以下颗粒随入口颗粒浓度的增加洗涤效率却显著降低,介于3～5μm之间的颗粒洗涤效率变化不大。各层塔板对飞灰颗粒洗涤效率的贡献不同,且在不同层塔板上洗涤效率随粒径变化的趋势也有较大的差异。利用实验结果拟合出预测板式塔洗涤效率的公式,该公式预测值与实验值相符程度较好。