单晶硅太阳电池纳米减反射膜的研究

报道了用热喷涂工艺制备单晶硅太阳电池纳米减反射膜的研究结果 ,讨论了衬底温度对 Ti Ox 纳米减反射膜结构及折射率的影响 ,优化了热喷涂的工艺条件 ,并研究了 Ti Ox 纳米减反射膜对单体太阳电池效率的贡献。实验证明 ,用热喷涂工艺制备的纳米 Ti Ox 减反射膜可使 1 0 0 mm× 1 0 0 mm单体太阳电池的平均光电转换效率增加 8%～ 9%。     

高效硅太阳能电池减反射膜系折射率分布

基于多层减反射膜的等效分析原理,结合遗传算法的全局寻优的特性,对硅太阳电池的减反射膜进行了遗传算法优化设计,并对双层减反射膜各层膜折射率的分布对膜系减反射效果的影响进行了进一步的数值分析,得到最优的膜系折射率分布规律,并推广到多层减反射膜.分别设计优化了常规材料和新型纳米材料三层减反射膜,并进行进一步论证,最终发现,高...     

空间高效硅太阳电池减反射膜设计与数值分析

结合AM0太阳光谱特性对空间硅太阳电池的减反射膜进行了设计分析,得到了最小反射时的最佳膜厚.分别讨论了单、双、三层减反射膜厚度变化对反射率的影响,并对有钝化层的SiO2(94nm)/TiO2(60nm)双层减反射膜进行了优化设计,优化后硅太阳电池的短路电流和效率分别提高了2.1%和1.4%.     

空间高效硅太阳电池减反射膜设计与数值分析

结合AM0太阳光谱特性对空间硅太阳电池的减反射膜进行了设计分析,得到了最小反射时的最佳膜厚.分别讨论了单、双、三层减反射膜厚度变化对反射率的影响,并对有钝化层的Si O2 (94 nm) / Ti O2 (6 0 nm)双层减反射膜进行了优化设计,优化后硅太阳电池的短路电流和效率分别提高了2 .1%和1.4 % .     

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%。     

背面刻蚀对单晶硅太阳电池性能影响的研究

为了减少太阳电池载流子的背面复合,采用离子束对沉积完SiNx减反射膜后的单面扩散和双面扩散的单晶硅片背面进行刻蚀,研究了刻蚀时间对太阳电池性能的影响.采用标准的太阳电池单片测试仪测试电池性能.发现背面经离子束刻蚀后,单面扩散和双面扩散电池片的并联电阻、开路电压、填充因子和转换效率都有所提高,而串联电阻和短路电流的变化则...     

高效率MINP硅太阳电池的研制

用扩散法制作MINP硅太阳电池的轻掺杂N区,用PECVD方法淀积的Si_3N_4作其减反射膜,在电阻率为1.5±0.5Ω·cm的P型硅衬底上制取了转换效率为16.5%的MINP太阳电池(有效面积AM1.5、100mw/cm~2、25℃)。本文分析Si_3N_4作MINP电池减反射膜的优点,并对限制MINP太阳电池性能进一步提高的因素进行讨论。     

非晶硅太阳电池减反射膜的设计

基于非晶硅太阳电池的工作原理,对其减反射膜进行研究．根据四分之一波长作用原理得到反射率最小时的厚度优化参数．单层减反射膜选用ITO（m=2．0,d=75nm）,加权平均反射率为5．91％．双层膜选用MgF2／ITO,厚度分别为111nm和75nm,加权平均反射率为3．72％．此外,还作出反射率随波长的变化曲线,并通过计算仿真结果进行比较说明如何选材：对于单层减反射膜,采用折射率小的材料能取得更好的效果,而对于双层减反射膜,采用折射率上低下高形式,能取得更好的效果．     

色散效应对GaAs太阳电池双层减反射膜的影响

考虑双层减反射膜材料的折射率色散效应,采用光学干涉矩阵法计算了SiO2/ZnSe和SiO2/ZnS两种GaAs太阳电池双层减反射膜的反射率与波长的函数曲线,以及加权平均反射率随着顶层减反射膜SiO2厚度变化的函数曲线,并与未考虑色散效应的情况进行了对比.计算结果表明,色散效应对双层减反射膜的反射率有较大的影响,特别是对300～500nm波长范围的影响更大,且对不同材料的减反射膜的影响也是不同的.与未考虑色散效应的情况相比,考虑色散效应后,SiO2/ZnSe双层减反射膜的最小加权平均反射率从1.14%增加到1.55%,而SiO2/ZnS双层减反射膜的最小加权平均反射率却从1.49%减小到1.46%.     

色散效应对GaAs太阳电池双层减反射膜的影响

考虑双层减反射膜材料的折射率色散效应,采用光学干涉矩阵法计算了SiO2/ZnSe和SiO2/ZnS两种GaAs太阳电池双层减反射膜的反射率与波长的函数曲线,以及加权平均反射率随着顶层减反射膜SiO2厚度变化的函数曲线,并与未考虑色散效应的情况进行了对比.计算结果表明,色散效应对双层减反射膜的反射率有较大的影响,特别是对300～500nm波长范围的影响更大,且对不同材料的减反射膜的影响也是不同的.与未考虑色散效应的情况相比,考虑色散效应后,SiO2/ZnSe双层减反射膜的最小加权平均反射率从1.14%增加到1.55%,而SiO2/ZnS双层减反射膜的最小加权平均反射率却从1.49%减小到1.46%.     

高效红外反射偏振器的研究

文中给出了在低折射率透明基底上涂镀高折射率透明薄膜构成高效、Ｐ分量抑制的红外反射偏振器的实例。对于未被抑制的Ｓ偏振分量的反射率可达ＲＳ≥９５％,因此可以与金属基底的薄膜反射偏振器相比,并且避免了对升温的强迫制冷要求。同时研究了薄膜厚度、入射角及波长的微小变化（或误差）对于该偏振器消光率的影响。     

连续激光辐照三结GaAs太阳电池温度场仿真

为了研究真空环境下1070nm连续激光辐照对三结GaAs太阳电池输出性能的影响,利用COMSOL软件构建了相应物理模型,通过数值仿真研究了激光功率密度、光斑半径、减反膜和热辐射热对流对温度场的影响。结果表明,吸收系数、热导率和光电转换效率是温度演变的3个主要因素;温升幅度随激光功率密度增大而增大;光斑半径越小使得电池表面温差越大;拥有减反膜结构可有效地提高太阳电池转换效率,但也使电池温度较高;热对流散热在电池较低温度（300K~400K）情况下占据主导作用;当入射功率密度为16.7W/cm2、光斑半径与电池半径相同时,经20s后,电池中心温度达到501.521K,导致光电转换效率为0。该数值模拟结果与实验结果基本相符,对激光损伤太阳电池机理研究提供一定的理论依据。     

Improved Extraction Efficiency of Light-Emitting Diodes by Modifying Surface Roughness With Anodic Aluminum Oxide Film

An anodic alumina oxide (AAO) film with nano-roughening is added on the top window layer of AlGaInP light-emitting diodes (LEDs) to improve the light extraction of the device. The AAO film has a natural porosity to provide light scattering centers at the surface, allowing an increase of light emission intensity with no loss of or damage to the semiconductor material. Further, the fabricated AAO film with a refractive index is about which is intermediate between those of air and the window layer of GaP. By inserting this layer between the ambient and GaP, it broadens the critical angle for light emission and reduces internal reflection. Experiments with laboratory-fabricated AlGaInP devices of conventional design demonstrated a 32% improvement in the luminous intensity at 20 mA for the device with the AAO layer. This letter shows by theory and experiment that AAO films can be used as a low-cost, easily implemented surface nano-roughening for improving extraction efficiency of AlGaInP LEDs.     

Analysis of short circuit current gains by an anti‐reflective textured cover on silicon thin film solar cells

The influence of a retro‐reflective texture cover on light in‐coupling and light‐trapping in thin film silicon solar cells is investigated. The texture cover is applied to the front glass of the cell and leads to a reflectance as low as r ≈ 3% by reducing the reflection at the air/glass interface and indirectly also reducing the reflections from the internal interfaces. For weakly absorbed light in the long wavelength range, the texture also enhances the light‐trapping in the solar cell. We demonstrate an increase of the short circuit current density of exemplary investigated thin film silicon tandem solar cells by up to 0.95 mA cm⁻² and of the conversion efficiency by up to 0.74% (absolute). For a planar microcrystalline solar cell, the enhancement of light‐trapping was determined from the reduced reflection in the long wavelength range to be up to 17%, leading to an increase of the external quantum efficiency of up to 12%. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

宽波长太阳能电池抗反射层结构设计

为了降低太阳能电池表面对入射光的反射,提高其光电转换效率,设计了入射光谱在400～1100 nm宽波长范围内的二维亚微米抗反射层结构.该结构主要由高折射率ZnS膜层、低折射率MgF_2膜层及二维亚微米光栅层等组成.采用严格耦合波分析理论计算了此结构的反射特性,当ZnS膜层、MgF_(2)膜层、光栅深度及光栅周期分别为50 nm、150 nm、200 nm及400 nm,入射角在0～80°变化时,其平均反射率为7.76%.计算结果表明:所设计的抗反射层结构可有效降低太阳能电池表面对入射光的反射,从而提高其光电转换效率.     

一种缺陷阶梯型光学生物传感器的设计

针对目前酶、蛋白质等重要生物分子在检测中的问题,该文设计了一种缺陷阶梯型光学生物传感器,用严格耦合波分析(RCWA)法计算此传感器反射光谱的反射率。由模拟结果可得,传感器反射光谱的特定波峰处,激光的入射角度与待测生物分子折射率有良好的线性关系,且在75.4°固定的激光入射角度下,传感器反射光谱中的反射率与待测生物分子的折射率也有良好的线性关系。基于此结论可知,不仅可由传感器反射光谱的反射率得到待测生物分子的折射率,也可由激光的入射角度来得到待测生物分子的折射率,进而获取待测生物分子的信息。     

Polymer encapsulation of flexible top-emitting organic light-emitting devices with improved light extraction by integrating a microstructure

An improved efficiency from an encapsulated flexible top-emitting organic light-emitting device (FTOLED) has been demonstrated by integrating a microstructure onto the polymer encapsulation film. Soft-nanoimprint lithography is employed to integrate the microstructure onto the polymer surface, which enables large area fabrication with high quality, low cost, and repeatable use of the poly(dimethylsiloxane) mold. The light extraction of the FTOLEDs has been improved by integrating the microstructure with two-dimensional tapered micropillars array on the polymer encapsulation film, which can suppress the reflection by enhancing the critical angle of total reflection owing to its gradually changed refractive index. Moreover, the microstructured surface exhibits a hydrophobic property owing to its high contact angle, which results in a self-cleaning ability to protect the FTOLEDs from being polluted by water droplets and dust particles in practical applications.     

MgO/TiO2复合薄膜太阳能电池的性能

用sol-gel法和丝网印刷法制备多孔TiO2薄膜,溶液沉积法制备MgO/TiO2复合薄膜。研究了复合薄膜的表面形貌、断面结构、厚度等性能;组装电池,测定了电池的输出特性曲线。结果表明:MgO/TiO2复合薄膜表面平整,内部具有分布较为均匀的空隙,厚度约14μm;MgO薄膜的复合使染料敏化,敏化太阳能电池的开路电压从0.585V提高到0.659V,短路电流从2.057mA提高到2.348mA,从而使光电转换效率从2.24%提高到3.12%;并分析了MgO薄膜复合提高光电流响应的机理。     

Cu(In,Ga)Se2 solar cell grown on flexible polymer substrate with efficiency exceeding 17%

Development of a Cu(In,Ga)Se₂ thin film solar cell on a polyimide film with a conversion efficiency of 17.1%, measured under standard test conditions at the European Solar Test Installation (ESTI) of the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission, Ispra, is reported. The drastic improvement from the previous record of 14.1% efficiency is attributed to a more optimized compositional grading, better structural and electronic properties of the absorber layer as well as reduced reflection losses. Basic film and device properties, which led to the improvement in the efficiency record of flexible solar cells are presented for the new process and compared to the old process. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

SiO2薄膜折射率的准确拟合分析

精确的光学常数对于设计和制备高品质的光学薄膜非常重要,尤其是那些光学性能对折射率变化敏感的薄膜。SiO_2是一种常用的低折射率材料,因与常用基底折射率相近使其准确拟合有一定难度。实验通过离子束溅射制备了SiO_2单层膜。考虑测量时的误差和基底折射率的影响,采用透射率包络和反射率包络得到了SiO_2的折射率,并用所得折射率进行反演来对这两种途径在实际测量拟合过程中的准确性进行比对。分析表明,剩余反射率在实际的测量过程中误差更小,直接用测量镀膜前后基片的剩余反射率值可以更简便更准确地得到SiO_2的折射率,能达到10~(-2)的精度。