Cr应力缓释层对柔性Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池性能的影响

柔性Cu₂ZnSn(S,Se)₄(CZTSSe)薄膜太阳电池中的应力是阻碍其发展的一大瓶颈。采用磁控溅射法在柔性Ti衬底和Mo背电极之间引入不同厚度的Cr缓释层,研究其对CZTSSe薄膜应力的影响。结果表明,当Cr应力缓释层厚度为80 nm时,薄膜的结晶质量最好,电池具有最佳的光电性能,相比没有Cr应力缓释层存在的情况,薄膜的残余应力从-7.15 GPa降低至-3.61 GPa,电池的光电转换效率(PCE)从2.89%提高至4.65%,增加了60.9%。Cr应力缓释层的引入不会影响CZTSSe薄膜的晶体结构,相反可有效提高薄膜的结晶质量,降低薄膜的残余应力,最终提高电池的光电性能。     

TiO2表面预处理对钙钛矿太阳电池性能的影响

采用一步法制作了基于 n-i-p结构的钙钛矿太阳电池。为了提高钙钛矿活性层以及TiO₂与钙钛矿活性层接触面的质量,用 MAI、MABr和PbI₂溶液对TiO₂层进行预处理,研究了预处理对电池性能的影响。结果显示对TiO₂进行预处理能够改善钙钛矿活性层薄膜的质量并提升钙钛矿太阳电池的性能。通过溶液预处理,太阳电池的能量转换效率和器件稳定性有显著提高,同时滞后效应明显减弱。     

钙钛矿薄膜制备技术及其在大面积太阳电池中的应用

详细介绍了钙钛矿薄膜的各种制备方法,系统地探讨了各种制备工艺存在的优点和缺点。在此基础上,综述了大面积钙钛矿太阳电池的各种制备方法的国内外研究进展,并对钙钛矿太阳电池发展历程中的关键节点进行了总结。然后,结合当前的研究进展对钙钛矿太阳电池有待解决的关键性问题,如有毒金属的代替、电池的长期稳定性、大面积太阳电池制备的工艺难点等问题进行了逐一分析并提出了可能的解决方法。最后,对其发展前景进行了展望,希望进一步加深对钙钛矿太阳电池的了解,为今后研究高效、稳定的钙钛矿太阳电池打下坚实的基础。     

硼掺杂对a-Si薄膜电导率及太阳电池效率的影响

对等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)低温制备的非晶硅(a Si)薄膜的电导率随B掺杂浓度的变化规律进行了研究。结果表明:当B2H6/SiH4由0.6%增加到0.8%时,a Si薄膜的暗电导率由10-5(Ω·cm)-1急剧增加到10-1(Ω·cm)-1;进一步增加B2H6/SiH4时,暗电导率增加缓慢;当B2H6/SiH4大于1.0%时,暗电导率急剧下降。对B2H6/SiH4为1.0%及1.2%的P层材料制备的太阳电池的研究结果表明:采用B2H6/SiH4为1.2%的光电转换效率优于1.0%。     

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。     

CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池晶粒尺寸及光电性能调控

钙钛矿薄膜的晶粒尺寸对器件性能影响很大。采用湿润性不同的空穴传输层以及不同浓度的CH3NH3I（MAI）溶液,使用热退火和溶剂气氛退火的方法制备出CH3NH3PbI3薄膜及相应电池。测量了不同制备条件的钙钛矿薄膜的X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光谱,以及器件的电流密度-电压曲线。结果表明,溶剂气氛退火可以有效地增大薄膜的晶粒尺寸,提高器件的电流密度;较高浓度的MAI能将PbI2完全转化为CH3NH3PbI3,增大晶粒尺寸;不湿润的功函数更高的空穴传输层有利于电池效率的提高。制备了最高效率为13.3%的CH3NH3PbI3钙钛矿电池,为制备更大晶粒的钙钛矿薄膜与更高效率的钙钛矿太阳电池奠定了基础。     

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.     

真空法制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池的研究进展

真空法具有沉积速率快、重复性高以及成膜质量高等优势,有望成为大规模生产铜锌锡硫硒(Cu₂ZnSn(S,Se)₄,CZTSSe)薄膜太阳电池的制备方法。主要介绍了热蒸发法、磁控溅射法和脉冲激光沉积法等三种沉积CZTSSe薄膜的方法,阐述了采用真空法制备CZTSSe薄膜太阳电池的研究进展,同时对各种方法的优化途径(如退火条件优化、掺杂、背接触改善等)进行对比分析。最后,阐明了真空法的潜在优势以及存在的问题,并对未来发展进行展望。     

基于Cs2AgBiBr6卤化物双钙钛矿太阳电池的研究进展

铅基钙钛矿太阳电池的优异器件性能归因于其显著的光学和电子性质,其能量转换效率已从最初的约3.8%大幅提高到25%以上。尽管铅基钙钛矿太阳电池得到了快速的发展,但由于铅原子的毒性及其在热、光和湿度等条件下的不稳定性,阻碍了该类型钙钛矿光伏技术的实际应用。因此,寻找无铅、无毒和环保的卤化物钙钛矿来取代铅基材料在实际中的应用至关重要。无铅卤化物钙钛矿的研究是目前的研究热点之一。本文综述了无铅双钙钛矿Cs2AgBiBr6在钙钛矿太阳电池中的应用,介绍了Cs2AgBiBr6的结构与材料制备的方法,讨论了钙钛矿太阳电池的器件性能,分析了提高该类型光伏器件性能的相关策略,探讨了无铅钙钛矿面临的挑战以及发展方向。     

Cu(In,Ga)Se2材料成分对其电池性能的影响

利用三步共蒸发法制备铜铟硒薄膜太阳电池中的吸收层CIGS薄膜，采用多种测试手段，研究其成分比例与薄膜的电阻率、载流子浓度、表面粗糙度之间的关系电阻率为1e2～1e3Ω·cm之间，是Cu、III族元素、Se配比较为合适的区域载流子浓度在1e15～1e16cm-3范围内，薄膜表面粗糙度是随着Cu/(Ga+In)比呈下降趋势，Cu越多，表面越光滑，当Cu/(Ga+In)比超过1.25以后，变化趋势逐渐减弱. 当Cu/(Ga+In)比在1.0附近时，粗糙度处于30～60nm之间. 在上述范围内，研制出转换效率为12.1%的CIGS薄膜太阳电池.     

不同薄膜对n型IBC太阳电池性能的影响

叉指背接触式(IBC)太阳电池因正面没有金属栅线遮挡,具有较高的光电转换效率。但由于IBC太阳电池在制备过程中需要采用光刻掩模技术进行发射极和背电场隔离,导致工艺流程复杂、电池片稳定性较差,难以实现大规模生产。研究了不同厚度的SiO₂薄膜、SiN_x薄膜和SiO₂-SiN_x叠层薄膜对IBC太阳电池钝化性能、减反射效果、热稳定性能和电性能的影响,实验结果表明,SiO₂-SiN_x叠层薄膜在较宽的光谱范围内减反射效果更佳,高温热生长的20 nm厚的SiO₂薄膜便表现出良好的热稳定性,当选用SiO₂-SiN_x(厚度分别为20和40 nm)叠层薄膜时,制备的IBC太阳电池光电转换效率稳定,可达24.1%,对应的开路电压为698 mV,短路电流密度为43.25 mA/cm²,填充因子为79.87%。     

WO3/SnO2复合薄膜的制备及光电性能

采用水热法和电化学沉积法,成功制备了包覆有SnO₂纳米颗粒的WO₃纳米棒阵列薄膜,退火处理后形成WO₃/SnO₂异质结复合薄膜。通过改变SnO₂的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD,FESEM对WO₃/SnO₂复合薄膜的物相和形貌进行了分析,通过电化学工作站对WO₃/SnO₂复合薄膜的光电性能进行了研究,结果表明,电沉积时间为120 s时,WO₃/SnO₂复合薄膜具有最小的阻抗,且在0.6 V的偏压下光电流密度为0.46 mA/cm²,相比于单一WO₃纳米棒薄膜,表现出更好的光电化学性能。     

有机卤化物盐对钙钛矿太阳电池器件性能的影响

有机无机杂化钙钛矿已被证明是优良的光吸收材料,可用于高效率光伏领域。增大钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和对晶界缺陷的钝化是提高太阳电池性能的重要途径。文章报道了一种简单的缺陷钝化技术,将有机卤化物盐BAI引入钙钛矿的混合阳离子中,以起到增大晶粒和钝化缺陷的作用,使钙钛矿太阳电池的光电转换效率从19.46%提升至21.56%。这种效率的提升是在不损失短路电流和填充因子的情况下,开路电压从1.04V提高到1.11V的结果。这种提升钙钛矿型太阳电池开路电压的方法,为进一步提高钙钛矿型太阳电池的光电性能提供了新的途径。     

Na-Bi共掺对Cu2ZnSnS4薄膜性能的影响

Cu₂ZnSnS₄(CZTS)薄膜因其元素储量高、较佳的光学带隙、优异的电学性能等优势而得到广泛关注。以硝酸铋为铋源、乙酸钠为钠源,采用溶胶-凝胶法制备Na-Bi掺杂的CZTS薄膜。研究Na-Bi共掺对CZTS薄膜的物相结构、微观形貌、光学性能以及光电性能的影响。结果表明,制备的薄膜为锌黄锡矿结构。Na和Bi元素的掺入对薄膜的微观形貌影响较大。固定Na的原子数分数为1%,随着Bi元素原子数分数的增加,薄膜的晶粒尺寸先增大后减小,均匀性逐渐提高,光敏性先增大后减小,光学带隙逐渐增大。当Na和Bi原子数分数分别为1%和0.5%时,薄膜的光学带隙为1.42 eV,光敏性最佳为1.17。     

ZnO薄膜对于CdTe太阳电池的影响*

通过直流磁控溅射法在ITO薄膜上沉积的ZnO薄膜可以作为CdTe太阳电池的高阻层。通过XRD,可见-红外可见光谱仪和四探针法分析了制备薄膜的结构,光学和电学性质。通过紫外光电子能谱和X射线光电子能谱深度刻蚀法分析了ITO/ZnO和ZnO/CdS薄膜的界面性质。结果表明：ZnO 作为高阻层有良好的光学和电学性质。ZnO 薄膜降低了ITO和CdS之间的势垒。 制备出来电池有ZnO（没有ZnO）的能量转换效率和量子效率是12.77% (8.9%) 和 >90% (79%)。 进一步,通过AMPS-1D模拟分析了ZnO薄膜厚度对于CdTe太阳电池的影响。     

射频磁控溅射ITO薄膜对TOPCon太阳电池光电性能的影响

通过射频(RF)磁控溅射分别在光学玻璃基底上和多晶硅薄膜层上沉积了氧化铟锡(ITO)薄膜,采用Hall效应测试仪测试了ITO薄膜的电阻率和载流子浓度等参数,研究溅射功率和溅射时间等参数对ITO薄膜的光电特性影响.测试多晶Si对称结构沉积ITO薄膜前后及退火后的隐开路电压和反向饱和电流密度等参数,研究ITO薄膜对n型晶硅...     

高效柔性钙钛矿太阳电池的研究进展

钙钛矿太阳电池(PSC)具有高光电转换效率(PCE)、低成本、易采用溶液法制备等特点,在发展轻薄、便携的柔性太阳电池方面有独特优势,可用于可穿戴设备、光伏建筑等领域。由于在柔性衬底上沉积均匀和高质量的钙钛矿薄膜颇具挑战性,目前,单结柔性钙钛矿太阳电池的PCE虽已经达到24.08%,但仍落后于刚性钙钛矿太阳电池(认证PCE为26.1%);此外,柔性钙钛矿薄膜在制备和弯曲循环过程中会不可避免地产生晶界裂纹,这也为柔性钙钛矿太阳电池的稳定性和可靠性带来巨大挑战。系统地评述了提升柔性钙钛矿太阳电池PCE和稳定性的研究进展,从柔性衬底、晶粒调控、晶界增强、界面钝化及结构优化等不同角度进行了归纳总结,并对柔性钙钛矿太阳电池未来发展存在的问题和挑战进行了展望。     

基于MoO3和Re-Bphen修饰有机太阳能电池性能的研究

有机太阳能电池(OSCs)的性能与材料及器件结构密切相关。以MoO3为阳极缓冲层,有机金属配合物Re-Bphen为阴极缓冲层,制备了结构为ITO/MoO3/CuPc/C60/Re-Bphen/Al的OSCs。在标准太阳光照条件下,当MoO3和Re-Bphen的厚分别为5nm和8nm时实现了器件的最佳性能,能量转换效率(PCE)和器件寿命均显著提高。结合器件结构,分析了工作机制。     

纳米技术在太阳电池中的应用进展

综述了纳米技术在太阳电池中的应用及研究进展,包括染料敏化太阳电池(DSSC)、硅纳米太阳电池以及近年来成为研究热点的碳纳米管太阳电池等。分别针对二维硅纳米薄膜和一维硅纳米线在太阳电池中的应用,以及碳纳米管用于无机太阳电池、有机太阳电池和染料敏化太阳电池的研究进展进行了系统的阐述。通过分析发现,纳米技术的引入为传统太阳电池高成本和低光电转换率的瓶颈问题提供了很好的解决途径,并进一步提出利用纳米技术实现高效太阳电池转化效率的新思路。     

负载Au或Pt的TiO2纳米管薄膜的光电性能研究

为了比较两种贵金属(Au和Pt)在改善TiO₂纳米 管(TNT)阵列薄膜光电性能时的不同 贡献,实验采用后期掺杂法和前期掺杂法分别制备了Au或Pt纳米粒子修饰的TNT阵列薄膜, 分别命名为TNT-Au和TNT-Pt、Au/TNT和Pt/TNT。通过测试样品的P-V特性曲线和光催化降解 行为,发现无论采用哪种方法,贵金属掺杂的TNT阵列薄膜的光电性能都得到了改善。相对 于纯TNT阵列薄膜,TNT-Pt薄膜的光电转换效率最高,约是35倍;TN T-Au薄膜的光催化活性 最高,约是2倍。而且还发现,对于光电转换效率,TNT-Pt薄膜约是TNT-Au薄膜的10倍,Pt /TNT薄膜约是Au/TNT薄膜的2.9倍;对于光催化降解率,TNT-Au薄膜 约是TNT-Pt薄膜的1.5倍 ,Au/TNT薄膜约是Pt/TNT薄膜的1.2倍。因此可以总结,Pt纳米粒子 比Au纳米粒子更有利于 提高TNT阵列薄膜的光电转换效率,而Au纳米粒子比Pt纳米粒子更有利于改善TNT阵列薄膜的 光催化活性。