InGaN太阳电池转换效率的理论计算

根据pn结太阳电池的电流-电压方程,计算了在理想情况下,InGaN材料应用于单结、双结和三结太阳电池时,其转换效率可分别高达27.3%,36.6%和41.3%,均高于通常半导体材料太阳电池.同时,计算还得出了3种InGaN太阳电池的最佳带隙宽度及相应的In组分,为设计InGaN太阳电池提供了理论依据.     

工作温度对硅基太阳电池转换效率的影响

基于wxAMPS软件建立硅基太阳电池一维物理模型,在温控条件下分别模拟计算了单晶硅电池和非晶硅电池的输出特性,并利用太阳能综合测试平台在温控条件下测试了单晶硅和非晶硅电池的输出特性.模拟结果表明非晶硅电池在温度升高过程中的光电转换效率下降幅度显著降低,与实验结果吻合.     

硅高效太阳电池的效率极限

提高硅太阳电池的转换效率主要在于提要开路电压V_(oc)和短路电流密度J_(DC),减薄基底的厚度和光陷井技术是获得极限转换效率——29%的主要途径.     

硅高效太阳电池的效率限制

提高硅太阳电池的转换效率主要在于提高开路电压Ｖ（ｏｃ）和短路电流密度Ｊ（ｓｃ）。采用减薄硅片衬底厚度和光陷阱技术可望使转换效率达到２９％。     

提高多晶Si薄膜太阳电池转换效率的途径

多晶Si薄膜对可见光进行有效地吸收、光照稳定性好、制作成本低,被公认为是高效率和低成本的光伏器件材料。以提高多晶Si薄膜太阳电池转换效率为主线,介绍了增大晶粒尺寸以增加载流子迁移率、进行表面和体内钝化以减少复合中心、设计p-i-n结构以增加光收集效率、制作绒面结构以提高对入射光的吸收效果、改进电池结构以谋求最大效率等工艺措施;综述了近5年来多晶Si薄膜电池在材料生长、结构制备和性能参数方面取得的最新进展,并对其发展前景做了预测。     

InGaN量子阱激光器增益和阈值电流的理论计算

根据现有的材料参数，计算了Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ／Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ量子阱激光器的增益、阈值电流密度以及阈值与温度的关系。理论分析表明氮化物蓝绿光激光器的阈值电流密度是ＧａＡｓ材料的５倍以上，但其特征温度可接近５００Ｋ。     

渐变带隙Cd1-xZnxTe太阳电池光电转换效率的数值模拟

Cd1-xZnxTe是直接带隙半导体材料,其禁带宽度随x值的变化在1.45eV～2.26eV间连续可调.将具有渐变带隙结构的材料作为太阳电池的光吸收层,可以在近背表面的薄层内产生一个准电场.该电场不仅能将俄歇复合发生的位置有效局域化,而且还可降低由表面复合引起的载流子损耗,增强光生载流子的收集效率,进而提高电池的光电转换效率.用渐变带隙Cd1-xZnxTe多晶薄膜替代了传统CdTe薄膜太阳电池中的均匀相CdTe光吸收层,并用AMPS软件模拟分析了渐变带隙Cd1-xZnxTe太阳电池的光电响应特性.经计算,该电池在理想情况下(无界面态、有背面场,正背面反射率分别为0和1)的光电转换效率高达41%.     

InGaN/GaN多量子阱太阳电池的研制及特性研究

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上生长了InGaN/GaN多量子阱外延结构,高分辨率X射线衍射测量结果显示,量子阱结构界面清晰,周期重复性很好,InGaN阱层的In组分约为0.2。利用该外延结构制备的InGaN/GaN多量子阱太阳电池的开路电压为2.16V,转换效率达到了0.64%。器件的I-V测量结果显示,在光照条件下,曲线的正向区域存在一明显的"拐点"。随着聚光度的减小,I-V曲线的"拐点"逐渐向高电压区域移动,同时器件的开路电压也随之急剧下降。通过与理论计算对比,发现器件开路电压的下降幅度明显大于理论计算值。进一步分析表明,InGaN量子阱的极化效应不仅是I-V曲线产生拐点以及器件开路电压下降过快的主要原因,也是影响氮化物太阳电池性能的关键因素之一。     

超薄PCBM层提高有机太阳电池效率

为研究超薄PCBM层对有机太阳电池的影响,制备了含和不含超薄PCBM层的两种不同结构的体相异质结太阳电池,电池结构分别为:ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/PCBM/AI,ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/Al.测试结果表明:所制备电池的开路电压分别为0.599 2V和0.572 7 V,能量转换效率分别为2.24％、1.21％,超薄PCBM层起到了电子传输的作用.     

采用空穴阻挡层提高有机太阳电池效率的研究

为研究BCP对有机太阳电池的影响,制备了含BCP层的体相异质结电池,器件结构为:ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/BCP/LiF/Al。结果表明:BCP层起到了空穴阻挡和电子传输的作用,器件性能随着BCP层厚度的不同而变化,当BCP厚度为6nm时,其性能最好。     

GaAs量子阱太阳能电池转换效率的计算

采用细致平衡模型计算了GaAs量子阱太阳能电池的转换效率,同时对量子阱结构带来的几种效应,如准费米能级分离、热载流子效应等进行了分析,并将碰撞离化效应引入此细致平衡模型中,通过计算研究了其对量子阱太阳能电池转换效率的影响.结果表明碰撞离化效应可以提高电池的转换效率,但提高幅度有限.     

GaAs量子阱太阳能电池转换效率的计算

采用细致平衡模型计算了GaAs量子阱太阳能电池的转换效率,同时对量子阱结构带来的几种效应,如准费米能级分离、热载流子效应等进行了分析,并将碰撞离化效应引入此细致平衡模型中,通过计算研究了其对量子阱太阳能电池转换效率的影响.结果表明碰撞离化效应可以提高电池的转换效率,但提高幅度有限.     

MOCVD脉冲生长对InGaN太阳能电池材料的影响

通过对InGaN三元合金的生长方式做对比,发现在相同条件下,因常规生长过程中反应室In的浓度更高,生长出的InGaN中In组分更高。但是由于预反应的原因晶体质量较差,而脉冲生长由于源的分时输运,大幅减小了预反应的发生,提高了晶体质量。但由于生长时反应室In原子浓度变小,In的组分会降低,也会减小In滴的析出。     

高效率有机太阳电池的理论建模

采用综合考虑温度、电场强度、载流子浓度的普遍迁移率模型,利用实际太阳能光谱和非富勒烯材料的吸收系数来计算载流子的产生,结合漂移扩散方程、电流连续性方程等对高效率有机太阳电池进行理论建模。利用该模型计算了器件的电流-电压曲线、开路电压-光照强度曲线和短路电流-光照强度曲线。结果发现,利用该模型计算的电流-电压曲线与实验数据符合很好,其他两种曲线也与实验数据符合较好。此外,利用该模型分析了能量无序度对器件性能的影响,结果表明减小材料的能量无序度可以提高有机太阳电池的性能。     

Improved Conversion Efficiency of GaN/InGaN Thin-Film Solar Cells

In this letter, we report on the fabrication and photovoltaic characteristics of p-i-n GaN/InGaN thin-film solar cells. The thin-film solar cells were fabricated by removing sapphire using a laser lift-off technique and, then, transferring the remaining p-i-n structure onto a Ti/Ag mirror-coated Si substrate via wafer bonding. The mirror structure is helpful to enhance light absorption for a solar cell with a thin absorption layer. After the thin-film process for a conventional sapphire-based p-i-n solar cell, the device exhibits an enhancement factor of 57.6% in current density and an increment in conversion efficiency from 0.55% to 0.80%. The physical origin for the photocurrent enhancement in the thin-film solar cell is related to multireflection of light by the mirror structure.      

PERC背钝化结构提升多晶硅太阳电池的光电转换性能研究

在工业产线上制备了PERC结构的多晶硅太阳电池,并研究了在电池背表面引入PERC背钝化结构对其光电转换性能的影响。结果表明:PERC背钝化结构能够提升电池的短路电流和开路电压,光电转换效率超过了20%。结合光学仿真及分析电池的关键光电参数知,其光电转换性能改善的原因可归结为PERC背钝化结构降低了长波太阳光子在背铝电极的寄生吸収损失和光生载流子的背表面复合损失。PERC背钝化结构能够提升多晶硅太阳电池的光电转换效率,并且其制备工艺与传统产线兼容,是一种优选的产业电池结构。