衬底材料表面形貌和特性对太阳电池性能影响

研究不同腐蚀时间下光伏微晶硅太阳电池衬底形貌及特性及其对电池性能的影响。利用多功能辐射型薄膜沉积系统生产电池膜层,对衬底进行0~50 s的腐蚀,分析相关长度、表面粗糙度与腐蚀时间的关系,得出衬底散射率与腐蚀时间的关联。结合散射率与电池电学性能的变化,最终得出40 s腐蚀后电池具有最佳的转换效率。该研究为微晶硅太阳电池的进一步优化提供了参考。     

单结InxGa1-xN太阳电池特性的研究

采用第一性原理和电子连续方程方法,研究了p层厚度和In的掺杂浓度对单结In_xGa_(1-x)N太阳电池性能的影响。计算结果表明:p层厚度从0.05μm增加到0.07μm,In0.1Ga0.9N电池的转换效率缓慢增大;当p层厚度从0.07μm逐渐增大到0.25μm时,太阳电池的转换效率逐渐减小。当In掺杂浓度在0.5～0.7范围内逐渐增大时,短路电流密度逐渐增大,开路电压逐渐减小。当In的掺杂浓度为0.63时,转换效率达到最大,为19.80%,填充因子为0.82。因此,通过调节p层厚度和改变In掺杂浓度的方法可以提高单结InxGa1-xN太阳电池的光电特性。     

P型微晶硅在柔性太阳电池中的应用研究

以B(CH_3)_3为掺杂剂,采用正交实验法,以硅烷浓度、B(CH_3)_3掺杂比、反应压强及气体总流量等主要沉积参数为实验组变量,对P型微晶硅薄膜进行初步优化。在玻璃衬底上沉积厚度为80 nm左右的P型微晶硅(μc-Si:H)薄膜,通过测试材料暗态电导率、XRD、Raman等,研究了上述沉积参数对材料电学和微结构性能的影响,并在此基础上做进一步的参数优化,得到更高电导的微晶硅薄膜;将其应用于PEN衬底的非晶硅薄膜太阳电池中,得到6%的初始效率。     

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.     

p-NiO材料对有机太阳电池光电性能影响

采用AMSP-1D太阳电池模拟软件,对用NiO薄膜作空穴缓冲层的有机太阳电池进行仿真研究。通过计算发现NiO薄膜厚度为5～15 nm时,有机太阳电池器件性能最佳;同时,探讨环境温度对有机太阳电池性能的影响。研究表明开路电压和转化效率与环境温度满足线性关系;电流密度和环境温度满足一次衰减关系;而填充因数和环境温度满足二次指数衰减关系。     

QE测量在晶体硅太阳电池研究中的应用

介绍了量子效率测量的原理以及此项技术在太阳电池研究中的应用。通过对晶硅太阳电池量子效率的测量,分析了不同设备和工艺参数对太阳电池量子效率的影响,为优化生产工艺,提高电池性能提供有力的依据。     

晶硅太阳电池多层减反射膜设计与分析

采用等效界面概念,通过导纳矩阵法,建立晶硅太阳电池多层膜模型,利用PC1D进行仿真设计研究,优化多层膜各层的厚度、折射率等参数,给出了多层膜的设计方法,得出优化后的多层膜参数。通过对一、二、三层膜优化设计及仿真对比,表明三层膜在单层膜的基础上使电池功率提高1.81%,为实际电池的工艺改进和性能提升提供了一种方法。     

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。     

薄膜太阳电池

硅太阳电池的应用日趋广泛,但昂贵的原材料成为其发展的瓶颈。薄膜太阳电池由于只需使用一层极薄的光电材料,材料使用非常少,并可使用软性衬底,应用弹性大,如果技术发展成熟,其市场面将相当宽阔。文章就迄今被人们广为关注的各类薄膜太阳电池,即非晶硅薄膜太阳电池、微(多)晶硅薄膜太阳电池、铜铟硒薄膜太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池、染料敏化薄膜太阳电池和有机薄膜太阳电池的发展概况、技术难点和优缺点进行了论述。     

中间层厚度对具有隧穿结构的叠层电池的影响

为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO:B中间层,研究了中间层厚度对叠层电池短路电流密度、开路电压、转换效率等性能的影响。实验结果表明,较薄的中间层厚度,可以优化顶电池和底电池的短路电流密度,使微晶硅底电池生长致密,提高叠层电池的开路电压。采用厚度为60 nm的中间层,并优化顶电池和底电池的厚度后,制备出了初始转换效率为11.5%、衰退率在9%以内的叠层电池。     

Interface modeling between the printed thick‐film silver paste and emitter for crystalline silicon solar cells

According to the potential barriers generated by the silver, glass layer, and N⁺ emitter, an analytical model is developed to explain interface contact performance between the printed thick‐film silver paste and emitter for crystalline silicon solar cells. According to the model, the front contact resistance between the sintered silver and N⁺ emitter is simulated at different doping concentrations, temperatures, and density of state. The quantitative expression of interface contact resistance between the printed thick‐film silver paste and N⁺ emitter is derived for the first time. The results in this study unify different viewpoints about the current transport mechanisms at the sintered silver–silicon interface. If the glass frit chemistry and silver particle size are carefully tailored, the silver consumption per watt can be reduced, and the efficiency of crystalline silicon solar cells can be further improved. The results lay the foundation for studying the screen‐printed crystalline silicon solar cell front contact metallization system. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

晶体硅材料太阳电池的光吸收率仿真研究

通过理论分析、仿真和实验测试,确定了影响晶体硅太阳电池太阳吸收率的主要因素,其中铝背反射器、硅片表面形貌、硼扩散对太阳吸收率的影响较为显著,硅片厚度、磷扩散的影响相对较低。采用有陷光结构的高效硅电池能明显降低电池的太阳吸收率,滤光玻璃盖片叠层电池太阳吸收率比普通玻璃盖片叠层电池低16.2%。     

Double antireflection coating layer with silicon nitride and silicon oxide for crystalline silicon solar cell

Anti-reflection coating (ARC) film effectively reduces the reflection of sunlight on the silicon wafer surface and then increases substantially the solar cell conversion efficiency. In this work, we carried out experiments to lessen the reflectance and thus improve the conversion efficiency with double AR coating layer with silicon nitride and silicon oxide by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) for the silicon solar cells. The optimized thicknesses and refractive indices of each ARC layer were calculated with Essential Macleod program and the theoretical method. The single antireflection layer of silicon nitride was applied with 800 Å thickness and its cell showed the conversion efficiency as 17.45 %. For the double layer AR coating (DLARC), silicon nitride layer was deposited first using SiH₄ and NH₃, and then, silicon oxide was deposited with SiH₄ and N₂O. The thicknesses of SiN_x and SiO₂ were 800 Å and 1400 Å for DLARC-1 and 500 Å and 1000 Å for DLARC-2, respectively. As a result, the reflectance of DLARCs was lower than single SiN_x and then yielded increase of short-circuit current and conversion efficiency. The completed solar cell with DLARCs showed conversion efficiencies of 17.57 % for DLARC-1 and 17.76 % for DLARC-2. This indicates that the double AR coating layer is effective to obtain the high efficiency solar cell with PECVD.     

铜铟镓硒柔性薄膜太阳电池

介绍了铜铟镓硒柔性薄膜太阳电池的性能、优点以及应用范围;阐述了柔性薄膜太阳电池的国内外研究现状、发展趋势;特别介绍了柔性薄膜太阳电池的典型结构以及柔性衬底材料的要求和选择,底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜、上电极等各功能层的制备工艺等,同时简要介绍了其产业化面临的困难和挑战.     

PECVD低功率沉积氮化硅薄膜研究

为了减少太阳能电池氮化硅薄膜生产工艺中的缺陷、提高太阳能电池的转换效率,采用等离子增强化学气相沉积法在射频功率较低的条件下,对N型单晶硅片表面进行氮化硅沉积,获得与高射频功率沉积时相同膜厚和折射率的氮化硅膜,通过试验分析了低功率沉积工艺对电池电参数、对膜厚均匀性的影响。结果表明,在低功率沉积工艺条件下,有助于改善膜厚均匀性,使膜厚不均匀度由12%下降到6%,太阳能电池转换效率提高了0.05个百分点。     

N型双面单晶硅电池生产工艺探索

阐述了一种基于标准晶硅太阳能电池生产线的N型双面晶硅电池制作工艺流程。制作得到了正面平均效率达17.0%、背面平均效率达14.7%的N型双面单晶硅电池。实验中制备的N型电池片最高综合效率达20.2%,在此基础上还具有很大的提升空间。该制作工艺流程对于N型晶硅电池的大规模生产具有重要的参考价值。     

曲面硅太阳电池制备及性能分析

随着太阳电池的广泛应用,制备曲面硅太阳电池组件成为目前的一种应用趋势.但由于硅材料的机械性能使得其对于曲面电池组件制作存在困难,且效率较低.提出了一种任意曲面硅太阳电池组件制作方法,并通过太阳电池表面加装减反射软膜来提高其性能.实验测试曲面硅太阳电池的结果,显示其开路电压为1.945 V,短路电流为2.478 A,性能...     

硅太阳电池工程用数学模型参数的优化设计

根据硅太阳电池工程用数学模型,利用matlab/simulink模块建立了硅太阳电池阵列仿真模型.根据太阳电池组件仿真结果和实际测量结果的比较,分析了硅太阳电池工程用数学模型系数对仿真模型的输出特性精度的影响,并提出了不同太阳辐射强度时硅太阳电池工程用数学模型中系数b的优化设计计算公式.仿真结果表明,利用优化设计计算的参数可提高太阳电池阵列仿真模型的输出特性精度.     

多晶硅太阳电池光电转换效率模拟分析及验证

建立了一个可用于冶金法多晶硅太阳电池的一维模型,基于模型计算分析了晶粒尺寸和晶界复合速率对太阳电池光电转换效率的影响。在实验室实际制备了物理冶金法多晶硅电池,测试结果验证了仿真结果的有效性。研究结果表明,当晶粒尺寸大于5 mm时,电池的光电转换效率较高,在晶界复合速率较低的情况下,可以适当放宽对晶粒尺寸的要求。     

倏逝波模式下修饰化电极的太阳电池层厚优化

为了研究如何提高有机太阳能电池的光捕获并提高光电转化效率,基于LiF修饰Al电极能提高电池填充因子和稳定开路电压的结论,建立了NaF修饰Glass/ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV:PCBM/Al有机太阳电池的层间光强分布理论模型。根据多层薄膜结构的有机太阳能电池的材料及光学特性,采用绒化入射面的方法引入朗伯漫反射,并结合对倏逝波模式下有机太阳能电池光捕获率的探讨,通过数值计算研究了NaF修饰层对光场分布的影响,提高了模型的光捕获并得出了有机太阳能电池捕获可见太阳光能最大值时各层厚参数Glass(1mm)/ITO(120nm)/PEDOT:PSS(20nm)/MDMO-PPV:PCBM(120nm)/NaF(1nm)/Al (110nm)和电池的短路电流为2.76mA/cm2这些结论。