纳米硅/晶体硅异质结电池的暗Ⅰ-Ⅴ特性和输运机制

采用HWCVD技术在p型CZ晶体硅衬底上制备了纳米硅/晶体硅异质结太阳电池,测量了晶体硅表面在不同氢处理时间下的异质结的暗Ⅰ-Ⅴ特性和相应的电池性能参数.室温下的正向暗Ⅰ-Ⅴ特性采用双二极管模型来拟合,可将0～1V的电压范围区分为4个区域:旁路电阻(0～0.15V)、非理想二极管2(0.15～0.3V)、理想二极管1(0.3～0.5V)和串联电阻(>0.5V).拟合结果表明,适当的氢处理时间(～30s)可有效降低非理想二极管的理想因子n2,即降低界面复合电流,表明具有好的界面特性.对于282～335K的暗Ⅰ-Ⅴ温度特性的研究表明,在0.15～0.3V的低电压范围,暗电流主要由耗尽区的复合电流提供,0.3～0.5V电压范围,对输运起主要作用的是隧穿过程,该过程可用通过界面陷阱能级的隧穿模型来解释.     

纳米硅/晶体硅异质结电池的暗Ⅰ-Ⅴ特性和输运机制

采用HWCVD技术在p型CZ晶体硅衬底上制备了纳米硅/晶体硅异质结太阳电池,测量了晶体硅表面在不同氢处理时间下的异质结的暗Ⅰ-Ⅴ特性和相应的电池性能参数.室温下的正向暗Ⅰ-Ⅴ特性采用双二极管模型来拟合,可将0～1V的电压范围区分为4个区域:旁路电阻(0～0.15V)、非理想二极管2(0.15～0.3V)、理想二极管1(0.3～0.5V)和串联电阻(>0.5V).拟合结果表明,适当的氢处理时间(～30s)可有效降低非理想二极管的理想因子n2,即降低界面复合电流,表明具有好的界面特性.对于282～335K的暗Ⅰ-Ⅴ温度特性的研究表明,在0.15～0.3V的低电压范围,暗电流主要由耗尽区的复合电流提供,0.3～0.5V电压范围,对输运起主要作用的是隧穿过程,该过程可用通过界面陷阱能级的隧穿模型来解释.     

纳米硅异质结二极管

在 p型单晶硅衬底上沉积一层掺磷 N+ 型纳米硅薄膜 ,形成 nc- Si∶ H/ c- Si构成的 N+ / p异质结构。文中报道了它的独特性能 :其反向击穿电压可达 75V,反向漏电流仅 n A量级 ,反向开关时间为 1.5ns,可望应用于微波波段。由其 I- V及 C- V特性初步分析了结的性质及电输运机制。     

纳米硅/晶体硅异质结太阳电池的优化设计

采用AFORS-HET软件对TCO/nc-SiC∶H（p）/nc-Si∶H（i）/c-Si（n）/nc-Si∶H（n＋）/Al异质结太阳电池进行了模拟,分别讨论了窗口层、本征层、界面态和背场对太阳电池性能参数的影响。模拟结果表明,厚度尽可能薄的p层能减少入射光及光生载流子在窗口层的损失,对应最佳的窗口层禁带宽度为1.95eV。本征层的引入主要是钝化异质结界面,降低界面态的影响,提高电池转换效率。合理的背场设计可提高电池的转换效率1.7个百分点左右,此时最佳的异质结太阳电池的性能参数为：开路电压Voc=696.1mV,短路电流密度Jsc=38.49mA/cm^2,填充因子FF=83.52%,转换效率η=22.38%。     

硅基异质结n-SiOxNy/n-Si二极管的I-V特性分析

n-SiOxNy是硅上热生长的超薄绝缘SiOxNy薄膜在电、热应力作用下形成的一种具有双施主型掺杂的宽带隙(Eg=9eV)n-型半导体材料.随着施加电应力时的环境温度的增加,n-SiOxNy的形成效率显著增加.其形成时间的对数lnt随着应力电压、应力环境温度的增加而减小并呈近似的线性关系.n-SiOxNy中的双施主能级是一种施主型的双缺陷能级,当电应力引导的施主缺陷密度达到1.26×1020cm-3时,SiOxNy,绝缘薄膜呈现n型半导体导电特性.在n-Si或p-Si衬底上形成的硅基异质结n-SiOxNy/n-Si或n-SiOxNy/p-Si二极管的I-V特性具有饱和性质,在电压大于1V的电压区,I-V特性可以用1eV势垒的FN隧道机制来描述.当衬底Si的掺杂增加时,势垒高度下降.     

金刚石多晶薄膜和硅异质结研究

采用热丝法，甲醇、丙酮及氢气等离子体在硅衬底上沉积出金刚石薄膜，用透射电镜及拉曼谱分析膜中含有大小不等的金刚石颗粒，膜的厚度为５０－１００ｎｍ。Ｃ／Ｓｉ异质结Ｉ－Ｖ曲线具有二极管整流特性，可耐高压，击穿场强达１０＾７Ｖ／ｃｍ。     

硅基异质结n-SiOxNy/n-Si二极管的I-V特性分析

n-SiOxNy是硅上热生长的超薄绝缘SiOxNy薄膜在电、热应力作用下形成的一种具有双施主型掺杂的宽带隙(Eg=9eV)n-型半导体材料.随着施加电应力时的环境温度的增加,n-SiOxNy的形成效率显著增加.其形成时间的对数lnt随着应力电压、应力环境温度的增加而减小并呈近似的线性关系.n-SiOxNy中的双施主能级是一种施主型的双缺陷能级,当电应力引导的施主缺陷密度达到1.26×1020cm-3时,SiOxNy,绝缘薄膜呈现n型半导体导电特性.在n-Si或p-Si衬底上形成的硅基异质结n-SiOxNy/n-Si或n-SiOxNy/p-Si二极管的I-V特性具有饱和性质,在电压大于1V的电压区,I-V特性可以用1eV势垒的FN隧道机制来描述.当衬底Si的掺杂增加时,势垒高度下降.     

异质结硅太阳能电池a—Si：H薄膜的研究

通过应用Scharfetter-Gummel数值求解Poisson方程，对热平衡态P^ （a-Si:H)/n(c-Si)异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析。结果指出，采用更薄P^ (a-Si：H）薄膜设计能有效增强光生载流子的传输与收集，从而提高a-Si/c-Si异质结太阳能电池的性能。同时，还讨论了P^ (a-Si:h)薄膜中P型掺杂浓度对光生载流了传输与收集的影响。高强茺光照射下模拟，计算表明，a-Si/c-Si异质结结构太阳能电池具有较高光稳定性。     

纳米硅二极管的独特性能

摘要:使用PECVD薄膜淀积技术制成的纳米硅薄膜(nc-Si∶H)具有优异的性能。把纳米硅薄膜淀积在异型的单晶硅衬底上,制成了nc-Si/c-Si异质结二极管。研制成的纳米硅二极管具有许多优于传统硅二极管的独特性能。     

高性能锗硅异质结器件击穿特性的研究

对高频下的SiGe HBT器件击穿特性进行了研究。借助TCAD仿真工具,分析了影响器件击穿特性的基区Ge分布与集电区掺杂浓度超结结构。在3种不同Ge分布下,仿真结果表明,基区Ge的均匀分布有利于提高击穿电压;同时将超结结构引入集电区后,SiGe HBT器件的击穿电压提高了36%,由2.5 V提高到3.4 V。     

三结GaAs太阳电池的I-V特性研究

作为对聚光特性的补偿,对电池进行暗特性测试,从曲线中提取了几个重要的电学特性参数。搭建了一套CPV测试系统,分析了GaAs电池500倍聚光条件下的输出特性,测得模块的峰值效率为22.24%,峰值功率为23.56 W,短路电流温度系数为1.9 mA/℃,开路电压温度系数为-5.9 mV/℃。户外特性测试为光伏发电系统提供可靠性,更多的实验表明,效率和填充因子在一天内的变化趋势相反,最值均在光通量下降为最大值时的90%左右出现。实验表明Isc(短路电流)和Voc(开路电压)随光照强度的变化与理论分析一致。     

Reduction Bending of Thin Crystalline Silicon Solar Cells

Reported are the results of reduction the bending of thin crystalline silicon solar ceils after printing and sintering of back electrode by changing the back electrode paste and adjusting the screen printing parameters without effecting the electrical properties of the cell. Theory and experiments showed that the bending of the cell is changed with its thickness of suhstrate, the thinner cell, the more serious bending. The bending of the cell is decreased with the thickness decrease of the back contact paste. The substrate with the thickness of 190μm printing with sheet aluminum paste shows a relatively lower bend compared with that of the substrate printing with ordinary aluminum paste, and the minimum bend is 0.55 mm which is reduced by52%.     

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。     

利用SiO2颗粒增强薄膜太阳能电池中硅膜对入射可见光的吸收

以正硅酸乙酯(TEOS：Tetraethoxysilane)、氨水、乙醇(EtOH：Ethyl Alcoh01)、去离子水为原料,采用溶胶-凝胶法,在普通玻璃衬底的上表面制备出一层最大粒径在400nm左右的SiO2颗粒,利用这层颗粒对可见光的散射作用,提高Si薄膜对入射可见光的吸收率。在相同的沉积条件下,分别在带有该层颗粒的玻璃和普通玻璃的E表面沉积了同样厚度的Si薄膜,制成两组样品。通过比较这两组样品在可见光波段的漫反射率和透射率以及Si薄膜样品的暗电导和定态光电导,证明该层颗粒增强了Si薄膜对入射可见光的吸收,有一定的实用前景。     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池

采用VHF-PECVD技术制备了不同功率系列的微晶硅薄膜和电池,测试结果表明：制备的适用于微晶硅电池的有源层材料的暗电导和光敏性都在电池要求的参数范围内．低功率或高功率条件下,电池从n和p方向的喇曼测试结果是不同的,在晶化率方面材料和电池也有很大的差别,把相应的材料应用于电池上时,这一点很重要．采用VHFPECVD技术制备的微晶硅电池效率为5%,Voc=0.45V,Jsc=22mA/cm2,FF=50%,Area=0.253cm2．     

Efficient and Flexible Thin Film Amorphous Silicon Solar Cells on Nanotextured Polymer Substrate Using Sol–gel Based Nanoimprinting Method

The mechanical flexibility of substrates and controllable nanostructures are two major considerations in designing high‐performance, flexible thin‐film solar cells. In this work, we proposed an approach to realize highly ordered metal oxide nanopatterns on polyimide (PI) substrate based on the sol‐gel chemistry and soft thermal nanoimprinting lithography. Thin‐film amorphous silicon (a‐Si:H) solar cells were subsequently constructed on the patterned PI flexible substrates. The periodic nanopatterns delivered broadband‐enhanced light absorption and quantum efficiency, as well as the eventual power conversion efficiency (PCE). The nanotextures also benefit for the device yield and mechanical flexibility, which experienced little efficiency drop even after 100,000 bending cycles. In addition, flexible, transparent nanocone films, obtained by a template process, were attached onto the patterned PI solar cells, serving as top anti‐reflection layers. The PCE performance with these dual‐interfacial patterns rose up to 8.17%, that is, it improved by 48.5% over the planar device. Although the work was conducted on a‐Si:H material, our proposed scheme can be extended to a variety of active materials for different optoelectronic applications.     

CdTe p—i—n薄膜太阳能电池热平衡态数值分析

通过应用Ｓｃｈａｒｆｅｔｔｅｒ－Ｇｕｍｍｅｌ解法数值求解Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，对热平衡态ｐ（ＺｎＴｅ）／ｉ（ＣｄＴｅ）／ｎ（ＣｄＳ）薄膜太阳能电池进行计算机数值模拟。结果表明，ｐ（ＺｎＴｅ）／ｉ（ＣｄＴｅ）／ｎ（ＣｄＳ）的能带结构有利于光生载流子传输与收集，ＣｄＴｅ中高内建场提高了光生载流子通过有源区的输运能力，对ＣｄＴｅ进行适量Ｐ型掺杂还能提高其电池的短波收集效率。     

微晶硅薄膜太阳电池中孵化层研究

对甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备的微晶硅薄膜太阳电池进行了研究.喇曼测试结果显示:微晶硅薄膜太阳电池在p/i界面存在着一定的非晶孵化层.孵化层的厚度随硅烷浓度的增加或辉光功率的降低而增大.可以通过适当的硅烷浓度或适当的辉光功率来降低孵化层的厚度.     

本征微晶硅薄膜的结构演变及其对太阳电池光伏性能的影响

采用高压射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）方法制备本征硅薄膜和n-i-p结构太阳电池,研究了氢稀释率对本征硅薄膜的电学特性和结构特性的影响. 采用光发射谱（OES）和喇曼（Raman）散射光谱研究了处于过渡区的本征硅薄膜的纵向结构演变过程. 结果表明：光发射谱和喇曼散射光谱可以作为研究硅薄膜的纵向结构演变有效手段. 随着氢稀释率的增加,硅薄膜从非晶相向微晶相过渡时,其纵向结构的改变会严重影响硅薄膜太阳电池的光伏性能.     

本征微晶硅薄膜的结构演变及其对太阳电池光伏性能的影响

采用高压射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法制备本征硅薄膜和n-i-P结构太阳电池,研究了氢稀释率对本征硅薄膜的电学特性和结构特性的影响.采用光发射谱(OES)和喇曼(Raman)散射光谱研究了处于过渡区的本征硅薄膜的纵向结构演变过程.结果表明:光发射谱和喇曼散射光谱可以作为研究硅薄膜的纵向结构演变有效手段.随着氢稀释率的增加,硅薄膜从非晶相向微晶相过渡时,其纵向结构的改变会严重影响硅薄膜太阳电池的光伏性能.