n-i-p型非晶硅太阳电池中p/ITO界面特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备n-i-p型非晶硅(a-Si)太阳电池,采用反应热蒸发法制备ITO薄膜作为太阳电池的前电极。通过改变B2H6的掺杂浓度获得了不同晶化率的p层,详细研究了p层性能对p/ITO界面特性以及电池性能的影响。结果表明,在合适晶化率的p层上沉积ITO薄膜有利于优化p/ITO界面的接触特性,将其应用于n-i-p型a-Si太阳电池,能够显著改善电池的开路电压(Voc)和填充因子(FF),最终,在不锈钢(SS)衬底上获得了转换效率为6.57%的单结a-Si太阳电池。     

飞秒激光刻蚀增强非晶硅薄膜太阳电池性能的研究

通过恒速移动线偏振飞秒激光焦点对非晶硅(a-Si) pin型薄膜太阳电池n型硅膜表面进行绒化刻蚀处理,形成不同周期间隔“凹槽”状结构.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对刻蚀后薄膜表面形貌进行了表征,证实了刻蚀区域表面能够诱导晶态多孔微结构形成.比较了飞秒激光刻蚀前后a-Si太阳电池的光电转换效率(η)、开路电压、短路电流密度和填充因子.结果表明,当飞秒激光脉冲能量为0.75 J/cm2、刻蚀周期间隔为15μm时,太阳电池光电转换效率达到14.9％,是未经过激光刻蚀处理电池光电转换效率的1.87倍.同时,反射吸收谱表明,电池表面多孔“光俘获”微结构的形成对其光电转换效率的提高起到了关键作用.     

卷对卷制备柔性硅基薄膜电池集成串联组件的研究

卷对卷制备出聚酰亚胺(PI)衬底柔性 硅(Si)基薄膜太阳电池集成串联组件。对卷对卷制备柔性Si基薄膜电池集成串联的优势 进行了分析,讨论了制约柔性薄膜电 池集成串联组件的主要因素;设计了两种柔性薄膜电池集成串联组件结构;进行了柔性 薄膜电池集成串联组件研制,并进行了对比分析。采用卷对卷工艺制备了非晶硅(a-Si)电 池,采用 卷对卷激光刻划、卷对卷丝网印刷与卷对卷精密点胶实现集成串联,形成柔性薄膜电池集成 串联组件,柔性a-Si单结集成串联组件全面积转换效率达到5.96％(AM1.5,全面积为117.3 cm²)。     

陷阱分布模型对非晶Si太阳电池性能的影响

利用TCAD软件模拟分析了ITO/p-a-Si：H/i-a-Si：H/n-a-Si：H结构的非晶硅太阳电池的J-V特性,研究了不同缺陷分布模型对太阳电池光电特性的影响。利用一种较精确的陷阱模型优化了太阳电池的结构参数,重点研究了本征层厚度对太阳电池光电特性的影响。模拟实验表明,氢化非晶硅（a-Si：H）PIN结构太阳电池本征层厚度存在一个最佳区间,在该区间电池总体性能较为理想,包括对应的光电转换效率达到峰值。得到的a-Si：H太阳电池填充因子可达到约0.8,最高光电转换效率可达到约13%。     

陷阱分布模型对非晶Si太阳电池性能的影响

利用TCAD软件模拟分析了ITO/p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H结构的非晶硅太阳电池的J-V特性,研究了不同缺陷分布模型对太阳电池光电特性的影响。利用一种较精确的陷阱模型优化了太阳电池的结构参数,重点研究了本征层厚度对太阳电池光电特性的影响。模拟实验表明,氢化非晶硅(a-Si:H)PIN结构太阳电池本征层厚度存在一个最佳区间,在该区间电池总体性能较为理想,包括对应的光电转换效率达到峰值。得到的a-Si:H太阳电池填充因子可达到约0.8,最高光电转换效率可达到约13%。     

反应溅射a-GeNx:H薄膜的喇曼和电子自旋共振谱

<正> 为了进一步提高非晶硅太阳电池的光-电转换效率,必须对太阳的全光谱进行有效的吸收,因而就必须获得光学带隙(Eopt)可调制的非晶薄膜材料,即要制备出Eopt比a-Si:H(1.8eV)大的和小的(称窄带隙材料)薄膜材料,以使它有效地吸收太阳光谱中的短波和长波部分;亦即需要将“单层”太阳电池(pin-a-Si:H)改进为“多层”或称为“叠层”太阳电池。在这一方面已有a一Si:H/a-SiGe:H叠层电池,共效率η>13％。我们将N和H掺入a-Ge中,可获得窄带隙a-GeNx:H光电薄膜材料,试图改进非晶硅太阳电池的效率。     

柔性衬底硅薄膜太阳电池中ZGO薄膜的应用

在室温下,采用孪生对靶直流磁控溅射工艺,在玻璃衬底上制备出高质量的Ga掺杂ZnO(ZnO:Ga)透明导电膜。研究了薄膜厚度对薄膜的结构、光学及电学特性的影响。制备的ZnO:Ga是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,最佳择优取向为(002)方向。随着薄膜厚度的增加,衍射峰明显增强,晶粒增大。优化反应条件,薄膜的电阻率达到4.69×10-4Ω.cm,在可见光范围内平均透过率达到了85%以上。将不同厚度的ZnO:Ga薄膜(350～820 nm)在柔性聚酰亚胺衬底nip非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池中,随厚度的增加,电池的填充因子和效率都得到了提高,得到聚酰亚胺衬底效率7.09%的a-Si薄膜太阳电池。     

表面处理对低成本多晶硅太阳电池性能的影响

通过沉积SiNx薄膜和H2退火表面处理工艺对低成本多晶硅太阳电池进行了处理,对表面处理前后的电池效率进行了对比测试,详细地研究了这两种表面处理工艺对电池的短路电流、开路电压、填充因子和转换效率的影响。实验发现,沉积了SiNx薄膜的低成本多晶硅太阳电池的效率在原有基础上提高了1.8%左右;而经过H2退火后的电池效率则出现了效率衰减。与此同时,对成本相对高的太阳能级多晶硅电池也进行了H2退火,与低成本多晶硅电池相比,其效率增加明显,与低成本太阳电池呈现了相反的现象。最后分析了两种表面处理工艺对电池性能造成影响的原因。     

薄膜太阳电池研究综述

薄膜太阳电池是最具发展潜力的新型能源之一,对缓解能源危机、保护人类生存环境提供了一种新的切实可行的方法。综述了目前国际上研究较多的几种薄膜太阳电池的最新进展,包括硅基薄膜(非晶硅、多晶硅)、多元化合物类(碲化镉、铜铟硒、铜铟镓硒、铜锌锡硫等)、有机薄膜太阳电池以及染料敏化太阳电池等。分析并总结了其在成本、转换效率等方面的优劣。为更有效地降低成本及提高电池效率,新技术、新结构的不断创新应该是未来薄膜太阳电池的发展趋势。     

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池研究进展

Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTS)材料具有与Cu(In,Ga)Se2(CIGS)材料相似的光学性质和半导体性质,且原料丰富,是CIGS薄膜太阳电池重要的后备材料。有关CZTS薄膜制备工艺的研究和电池器件转换效率提升的研究正成为本领域新的研究开发热点。目前,有实力的薄膜太阳电池研究队伍已经针对CZTS薄膜太阳电池开展了持续的研究,试图通过不同的CZTS吸收层制备方式和优化电池组装工艺过程,进一步提高CZTS薄膜太阳电池的光电转换效率。文章阐述了CZTS材料特性,着重介绍了目前国内外所采用的CZTS薄膜制备方法,详细讨论了各种薄膜沉积技术的优缺点。最后展望了CZTS电池的发展趋势。     

CdS/CuInSe2多晶薄膜太阳电池参数分析

利用Rothwarf模型,通过理论计算,讨论了多晶CdS/CuInSe2薄膜太阳电池的掺杂浓度、厚度和晶粒尺寸对太阳电池转换效率的影响.结果表明太阳电池的吸收层掺杂浓度存在一个最佳值;晶粒半径、太阳电池厚度对电池效率有显著影响,但达到一定值后,对效率的影响可以忽略.     

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.     

聚酰亚胺衬底柔性非晶硅薄膜电池集成串联组件的研究

研究了柔性Si基薄膜太阳电池集成串联组件的制备与关键技术。对导电栅线在柔性薄膜太阳电池集成串联组件中的重要性进行了模拟计算,对柔性薄膜太阳电池激光刻蚀进行了理论分析与实验优化,并对柔性Si基薄膜太阳电池集成串联组件进行了设计与研制。在聚酰亚胺(PI)衬底上,通过卷对卷磁控溅射与卷对卷等离子增强化学气相沉积(PECVD)依次沉积复合背反射层Ag/ZnO、Si基薄膜层和透明导电膜层,采用激光刻蚀与丝网印刷工艺相结合实现集成串联,制备了柔性非晶Si(a-Si)薄膜太阳电池集成串联组件。柔性单结集成串联组件有效面积转换效率达到了4.572%(AM0),开路电压Voc=5.065V,填充因子FF=0.552。     

PERC太阳电池背面SiNx折射率的优化

提高背反射率、降低背表面复合速率是提高太阳电池转换效率的重要研究方向之一。SiNx薄膜因其良好的钝化特性不仅应用在传统太阳电池发射极钝化,也同时应用在局部背接触太阳电池(PERC)背表面,起到背面钝化及增加背反射的作用。为增强PERC太阳电池背钝化、提高电池背面长波光子的反射率,在背表面AlOx/SiNx叠层膜模型基础上,提出并研究了不同折射率的双层SiNx对PERC太阳电池性能的影响,实验结果表明:采用折射率2.4/2.0的SiNx薄膜,PERC太阳电池电性能相对较好,相对常规背钝化电池,开路电压、电流密度以及转换效率分别提高了1.8 mV,0.16 mA/cm2,0.11%。     

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...     

NIP型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术制备非晶硅(a-Si)NIP太阳能电池,其中电池的窗口层采用P型晶化硅薄膜,电池结构为Al/glass/SnO2/N(a-Si:H)/I(a-Si:H)/P(cryst-Si:H)/ITO/Al.为了使P型晶化硅薄膜能够在a-Si表面成功生长,电池制备过程中采用了H等离子体处理a-Si表面的方法.通过调节电池P层和N层厚度和H等离子体处理a-Si表面的时间,优化了太阳能电池的制备工艺.结果表明,使用H等离子体处理a-Si表面5 min,可以在a-Si表面获得高电导率的P型晶化硅薄膜,并且这种结构可以应用到电池上;当P型晶化硅层沉积时间12.5 min,N层沉积12 min,此种结构电池特性最好,效率达6.40%.通过调整P型晶化硅薄膜的结构特征,将能进一步改善电池的性能.     

超声退火形成片状PCBM堆积聚合物太阳电池研究

采用超声退火方法制备了P3HT/PCBM聚合物有机太阳电池。测试结果表明:超声退火40℃制备的电池能量转换效率最好,最优器件的能量转换效率达到了5.16%,这主要归因为超声退火40℃的电池薄膜内形成了片状PCBM堆积,有效地提高了器件的电子迁移率和太阳能吸收效率。     

大面积柔性硅基薄膜电池集成串联组件

采用卷对卷工艺制备了叠层非晶硅/非晶硅锗(a-Si/a-SiGe)电池,采用激光刻划与丝网印刷实现集成串联,形成柔性薄膜电池集成串联组件。研究了SiGe电池渐变带隙、柔性衬底nip倒结构激光刻划、反向脉冲电治疗,并用以改善柔性薄膜电池集成内联组件性能。集成组件有5个子电池内部串联而成,有效面积转换效率达5.424%(AM0,100.1cm2),开路电压达7.156V。     

掺碳对杂质光伏硅太阳电池性能的影响

杂质光伏太阳电池是一种能够利用那些能量小于禁带宽度的太阳光子以提高电池转换效率的新型太阳电池。利用数值方法研究在硅电池中掺入碳杂质以形成杂质光伏太阳电池,分析掺碳对电池性能的影响。结果表明:利用杂质光伏效应掺入碳杂质能够增加子带光子的吸收,使得电池转换效率提高约2%;转换效率的提高在于电池的红外光谱响应的延展。由此可以得出:利用杂质光伏效应在硅电池中掺碳形成杂质光伏太阳电池是一种能够提高电池转换效率的新途径。