化合物半导体薄膜太阳能电池研究现状及进展

薄膜太阳能电池具有节约原材料、衬底成本低、转换效率高、性能稳定等优点,近年来得到了快速发展。本文从发展历史及现状、结构特征及制备方法、优缺点等几个方面对碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟硒薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、铜锌锡硫薄膜太阳能电池等化合物半导体薄膜太阳能电池进行了对比分析, 指出提高转换效率、降低成本、解决实用化过程中的关键问题等是薄膜太阳能电池的发展趋势及挑战。       

能源与环保

我国可再生能源研究取得新进展南开大学与天津保税区签署合作协议,将在保税区建设我国第一条铜铟硒薄膜太阳能电池中试线,使我国成为继德、美、日之后的第四个开展这种电池中试开发的国家,并将形成具备自主知识产权的铜铟硒薄膜太阳能电池产业。铜铟硒薄膜太阳能电池属于技术集成度很高的化合物半导体光伏器件,由在玻璃或廉价的衬底上沉积多层薄膜而构成。薄膜总厚度约2～3微米,具有高转换效率、低成本、无衰退等综合性能。这种电池是未来的太阳能电池主流产品之一,可广泛应用于大型太阳能电站、节能楼宇玻璃及航空航天等军事用途,有着巨大…     

GaAs太阳能电池的研究进展

GaAs太阳能电池具有光电转换效率高、抗辐照性能好、高温性能好等优点,广泛应用于太空电源。本文阐述了单结、双结以及多结GaAs太阳能电池的结构、性能、研究现状以及其空间应用情况。着重介绍了GaAs基量子点太阳能电池的许多重要特性,如可调节的带隙和光谱吸收性等,并对其技术发展前景进行了展望。最后介绍了本实验室在InGaAs量子点太阳能电池方面开展的相关研究情况,表明通过改变量子点的尺寸可以拓展材料的光谱范围,进而提高太阳能电池的光点转换效率。     

非晶硅薄膜太阳能电池分析与研究

介绍了非晶硅薄膜太阳能电池的基本特点和光学特性;重点分析了非晶硅薄膜材料的制备方法,最后对非晶硅薄膜太阳能电池组件制备工艺进行了阐述。     

染料敏化纳米晶MgO/TiO2薄膜太阳能电池

染料敏化TiO2薄膜太阳能电池被认为是硅基太阳能电池的潜在替代产品,但其光电转化效率较低.为了提高光电转化效率,采用物理吸附的方法,利用宽禁带半导体MgO对TiO2光阳极进行表面修饰.研究表明:大部分MgO进入到TiO2的表面结构中,复合薄膜形成的表面势垒改变了TiO2的禁带结构,有效的抑制了电池内部复合反应的进行,使电池的光电转化效率提高.MgO与TiO2之间的界面效应,增加了光在薄膜内的传输路径,使电池吸光度、染料吸附量增加.其中光电转化效率同未经修饰的染料敏化TiO2薄膜太阳能电池相比,提高了24.5%.     

掺杂ZnO薄膜发光特性的研究进展

ZnO薄膜是一种Ⅱ～Ⅵ族的宽禁带半导体材料,在发光二极管和激光二极管方面极有希望取代GaN材料,成为一种全新的候选材料。通过对薄膜的掺杂,可以获得有望取代现有的氧化铟锡材料的高电导率的透明导电膜,在平板显示器、太阳能电池等光电器件中具有巨大的应用前景。     

掺杂改善CuInSe2薄膜光伏特性的研究进展

CuInSe2薄膜太阳能电池是当前可再生能源领域的研究热点之一.掺杂在一定程度上起到提高薄膜电池光电性能及降低薄膜电池成本的作用.从元素掺杂角度出发,对元素掺杂的种类、方式,掺杂元素在薄膜电池光电性能和相互作用机制上的影响进行了重点综述,最后提出了当前CuInSe2薄膜电池存在的主要问题和发展方向.     

我国晶体硅高效太阳能电池研究获进展

中国科学院微电子研究所在基于下转换原理的晶体硅高效太阳能电池研究方面取得了进展。 该研究所在国内率先开展了半导体纳米材料下转换晶体硅高效太阳能电池的研究．利用半导体纳米材料的尺寸量子限制效应来调节能带宽度．     

量子点在太阳能转化过程中的应用

利用清洁可再生的太阳能是人类从根本上解决能源危机和化石燃料使用所带来环境污染问题的最有效的途径之一,而将光能转变为电能的太阳能电池是人类利用太阳能的主要途径。当前已经出现了多种新的用于提高太阳能电池的光电转化效率以及降低太阳能电池成本的技术。其中,利用量子点半导体作为吸光材料直接用于光电转化或者敏化低成本的金属氧化物间接用于太阳能的转化,是相对新并且有前景的技术之一。针对基于量子点的太阳能电池的研究在过去十年中已经取得了显著的成果,文中在对基于量子点的太阳能电池基本原理作简要介绍的基础上,从几个特殊例子出发介绍了相关研究工作的最新进展。     

能源与环保

大面积太阳能薄膜电池组件研制成功由南开大学、天津保税区投资公司与南开大学孙云教授课题组合作开发的"国家863铜铟镓硒太阳能薄膜电池中试基地"中试工艺设备与大面积材料和器件开发取得重     

碳对电极CsPbBr3 钙钛矿太阳能电池的 制备及其光、热稳定性研究

采用两步溶液法制备了无机钙钛矿Cs Pb Br3薄膜,通过增加Pb Br2薄膜在Cs Br甲醇溶液中的反应时间来增加钙钛矿薄膜的厚度并改善薄膜的结晶性,从而提高了无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。当反应时间从30 min提升至90 min时,电池的效率从1.43%上升至2.84%,这得益于光电流密度得到有效提高。所制备的钙钛矿太阳能电池表现出良好的热稳定性和光稳定性。在最大功率点条件下,全光谱太阳光(AM 1.5,100 m W/cm2)持续照射1 h后,其工作性能保持稳定。在100?C条件下持续加热476 h,电池的效率仍保持在初始效率之上。     

聚合物固体薄膜光电池的研究进展

聚合物固体薄膜光电池由于其价格低廉、易于加工、适于制作大面积柔性器件等无机光电池不可比拟的优点在许多领域具有广阔的应用前景.从工作原理、器件结构、材料等方面对聚合物固体薄膜光电池的研究进展进行了论述,并指出了聚合物固体薄膜光电池今后的发展方向.     

硝酸-冰乙酸腐蚀对CdTe太阳电池性能的影响

在CdTe与金属背电极间形成稳定的低电阻接触,有助于提高CdTe太阳电池性能。采用硝酸-冰乙酸腐蚀CdTe薄膜并用真空蒸发法沉积铜背接触层,制备CdTe太阳电池。结果表明,化学腐蚀后在膜面生成了富碲层,硝酸-冰乙酸腐蚀为各向同性刻蚀。对背接触层进行优化退火处理,获得转化效率11.75%的CdTe太阳电池。     

ZrO2 与TiO2 介孔薄膜对碳基介孔型钙钛矿太阳能电池的 性能影响

通过旋涂ZrO_2与TiO_2混合浆料,制备钙钛矿太阳能电池介孔层。以孔径较大的ZrO_2/TiO_2混合介孔薄膜(MIX)为基底制备了晶粒较大的甲胺铅碘(MAPbI3)钙钛矿光吸收层。以致密TiO_2薄膜为电子传输层,石墨/碳黑为对电极,制备了钙钛矿太阳能电池。比较了ZrO_2单层介孔、Ti O2单层薄膜、TiO_2+ZrO_2双层介孔与ZrO_2/TiO_2单层混合介孔的钙钛矿太阳能电池的性能。结果表明,用MIX制备的钙钛矿太阳能电池表现出最高的光电转换效率(PCE)和良好的长期稳定性。     

Effects of different CdCl_2 annealing methods on the performance of CdS/Cd Te polycrystalline thin film solar cells

In this paper, the effects of different Cd Cl2 annealing methods, including vapor annealing and dip-coating annealing, on the performance of Cd S/Cd Te polycrystalline thin-film solar cells are studied. After annealing, the samples are lightly etched with 1% bromine in methanol to remove surface oxides. Both annealing methods give Cd Te polycrystalline thin films with good crystallinity and complete structure. For solar cells containing the annealed Cd Te films, cell efficiency first increases and then decreases as the concentration of Cd Cl2 solution used for dip-coating annealing increases, and the optimized Cd Cl2 concentration is 12%. The uniformity of the performance of all cells is analyzed by calculating the relative standard deviation for each parameter. The uniformity of cell performance can be improved dramatically by dip-coating annealing instead of vapor annealing. Most notably, an appropriate concentration of Cd Cl2(12%) acts as a protective layer that is conducive to realizing uniform high-performance Cd S/Cd Te solar cells. According to the location of depletion regions, the Cd Te films treated by dip-coating annealing show a relatively low doping concentration, except for the sample treated with a Cd Cl2 concentration of 6%, which is consistent with the changes of short-circuit current density of the cells. It is believed that these results can be applied to the large-scale production of Cd Te polycrystalline thin-film solar cells.     

富勒烯C60电沉积方法制备染料敏化太阳能电池对电极及性能分析

采用电沉积的方法利用新型炭材料--富勒烯C60制备了染料敏化太阳能电池的对电极.用扫描电镜对富勒烯C60薄膜的表观形貌进行了表征,并检验了用此对电极组装的太阳能电池的短路电流、开路电压和填充因子.结果表明,电沉积得到富勒烯C60薄膜厚度和薄膜的热处理温度对电池的性能都有很大影响,在薄膜厚度27 nm和热处理温度400 ...     

Effects of different CdCl<Subscript>2</Subscript> annealing methods on the performance of CdS/CdTe polycrystalline thin film solar cells

In this paper, the effects of different CdCl₂ annealing methods, including vapor annealing and dip-coating annealing, on the performance of CdS/CdTe polycrystalline thin-film solar cells are studied. After annealing, the samples are lightly etched with 1% bromine in methanol to remove surface oxides. Both annealing methods give CdTe polycrystalline thin films with good crystallinity and complete structure. For solar cells containing the annealed CdTe films, cell efficiency first increases and then decreases as the concentration of CdCl₂ solution used for dip-coating annealing increases, and the optimized CdCl₂ concentration is 12%. The uniformity of the performance of all cells is analyzed by calculating the relative standard deviation for each parameter. The uniformity of cell performance can be improved dramatically by dip-coating annealing instead of vapor annealing. Most notably, an appropriate concentration of CdCl₂ (12%) acts as a protective layer that is conducive to realizing uniform high-performance CdS/CdTe solar cells. According to the location of depletion regions, the CdTe films treated by dip-coating annealing show a relatively low doping concentration, except for the sample treated with a CdCl₂ concentration of 6%, which is consistent with the changes of short-circuit current density of the cells. It is believed that these results can be applied to the large-scale production of CdTe polycrystalline thin-film solar cells.     

面向平板结构钙钛矿太阳能电池的金属氧化物综述

作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层，金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响. 系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求，并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属氧化物电子传输层及空穴传输层材料特性及代表性工作进行总结. 针对大多数金属氧化物迁移率低、表面缺陷多及能级匹配差的问题，分析元素掺杂、表面改性、复合薄膜设计等手段解决的相关进展. 总结目前金属氧化物薄膜沉积技术现状及优缺点，探讨今后薄膜沉积技术发展、改进方向. 对低温沉积金属氧化物薄膜在柔性器件方面的应用进行展望.     

电沉积法制备DSSCs的CNTs对电极

以碳纳米管(CNTs)为原料,采用电沉积方法制备了染料敏化太阳能电池的对电极。研究了电沉积过程中外加电压、水浴温度、沉积时间对CNTs对电极及其组装电池性能的影响。用扫描电子显微镜对CNTs薄膜的表面形貌进行表征,通过电池的短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转换效率等指标来表征CNTs对电极组装电池的性能。结果表明,当外加电压为20V、电沉积时间为10min、水浴温度为65℃时,CNTs对电极组装的电池光电转换性能最佳,为3.77%。     

掺Na制备柔性聚酰亚胺衬底CIGS薄膜太阳电池

研究了Na掺入对低温沉积柔性聚酰亚胺(PI)衬底Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜的结构和电学特性影响。研究结果表明:Na元素的掺入使Ga元素的扩散受到了阻滞,但对CIGS薄膜晶粒尺寸没有明显的影响,少量的Na可提高CIGS薄膜的载流子浓度和降低电阻率;Na的掺入可明显提高CIGS薄膜太阳电池的器件特性,通过优化掺Na工艺,制备的柔性PI衬底—CIGS薄膜太阳电池的最高转换效率达到10.4%。