柔性衬底微晶硅薄膜太阳电池研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了系列本征微晶硅薄膜材料和nip单结微晶硅太阳电池,研究了硅烷浓度、衬底温度和辉光功率等沉积参数与薄膜材料性能、薄膜电池性能三者之间的关系.拉曼光谱和器件测试结果表明:随硅烷浓度的增加,本征层晶化率逐渐减小,直至转变为非晶硅;沉积温度高于200℃时,电池性能严重恶化;随等离子辉光功率增加,材料晶化率保持不变,而电池开路电压逐渐增大,短波光谱响应逐渐增强.在此基础上,优化了单结微晶硅电池沉积参数,得到效率为6.48％ (AM0,25℃)的单结微晶硅薄膜太阳电池;并将其应用到非晶硅／微晶硅叠层电池中,在不锈钢柔性衬底上得到效率为9.28％( AM0,25℃)的叠层电池.     

双层氮化硅薄膜对晶硅太阳电池性能的影响

利用管式PECVD在晶硅太阳电池上制备3种不同结构的Si Nx∶H减反射膜:第一子层(靠近基底硅)折射率大于第二子层的双层减反射膜、第一子层折射率小于第二子层的双层减反射膜、单层减反射膜。通过光学和电学性能的比较可看出,第一种类型太阳电池的短路电流、开路电压和电池效率的分布区间均相对集中,其短路电流和开路电压均高于其他样品。该结果主要归结于该类型双层Si Nx∶H减反射膜不但光学匹配性好,而且对太阳电池的表面及体钝化效果最优。     

硫化镉太阳电池成结机理的探讨

本文讨论了硫化镉太阳电池p-n结的形成机理。根据所提出的模型及假设,计算了铜—硫化学比的失配量与掺杂浓度的关系和铜处理工艺中蒸铜层的厚度,采用误差补函数扩散模型计算了结深的增长速率。根据予腐蚀电镜照片的形貌,分析计算了结表面的增加量,认为结面积的增加不会使电池的开路电压下降。最后,把计算结果与有关文献及实验数据作了比较。     

背表面场聚光硅太阳电池测试结果和理论预测的比较

研制成功了基体电阻率为1Ω-Cm的n~ -p-p~ (背表面场)聚光硅太阳电池。用电压叠加法原理,借助于计算机获得了电池在1—100个太阳(一个太阳为AM1光强——100mW/cm~2)下的开路电压、高低结电压、基区电压、短路电流密度和效率的理论数值。电池在1—65个太阳下测试得到的结果和计算机提供的理论数值一致。电池在30个太阳下的效率达到18.8％,在65个太阳下达到15.1％。测得电池的电压温度系数为1.995mV/℃。本文强调了1Ω-cm n~ -p-p~ 聚光硅太阳电池对提高聚光方阵性能的意义。     

N型单晶硅衬底上非晶硅/单晶硅异质结太阳电池计算机模拟

采用德国HMI研发的AFORS-HET软件模拟了N型衬底非晶硅,单晶硅异质结太阳电池的特性,结果表明随着发射层厚度的增加,短路电流下降,电池的短波响应变差.在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入不同的界面态密度(Dit).发现当Dit1012cm-2·eV-1时,电池的开路电压和填充因子均大幅减小,导致电池效率降低.当在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入本征非晶缓冲层后,电池性能明显改善,但是缓冲层厚度应控制在30nm以内.模拟的a-Si/i-a-Si:H/c-Si/i-a-Si:H/n a-Si双面异质结太阳电池的最高转换效率达到28.47%.     

基于BZO衬底的高效非晶硅及非晶/微晶硅叠层太阳电池

通过研究氢稀释对硼掺杂的硅氧材料特性的影响,制备出具有高纵向电导率(1.1×10~(-5)S/cm)、低横向电导率4.2×10~(-5)S/cm和宽带隙(2.52 eV)的p型纳米硅氧(p-nc-SiO_x:H)材料,将其作为非晶硅电池(a-Si:H)的窗口层,使短波响应得到明显提升。但由于宽带隙p-nc-SiO_x:H层的引入,使p/i界面能带失配,恶化了电池性能。因此研究p/i界面缓冲层带隙对电池性能的影响,发现提高缓冲层带隙,使电池的内建电场得到明显提升,从而提高电池的转换效率。将获得的具有高开路电压的a-Si:H电池作为顶电池应用到非晶/微晶硅叠层电池中,得到效率达12.99%的高效非晶/微晶硅叠层太阳电池。     

Al2O3对晶硅电池的表面钝化研究

采用原子层沉积(Atomic layer Deposition,ALD)工艺制备了Al2O3,并对晶硅电池的表面进行钝化。通过与采用传统热氧化SiO2钝化的p型晶硅电池相比较,采用Al2O3钝化后晶硅太阳电池开路电压可提高5%。在未经制绒处理的情况下,短路电流可提高17.4%。通过对不同钝化技术下晶硅电池少子寿命变化以及发射区方阻变化的分析,采用原子层沉积工艺制备的Al2O3不仅能对晶硅电池表面实现良好钝化,还可避免高温氧化工艺对电池发射区的影响。     

光电转换效率高的非晶硅太阳电池

美国联合太阳系统公司最近开发了光电转换效率极高的非晶硅薄膜太阳电池。这种电池是硅薄膜三层重在结构。使用非晶硅电池与使用结晶硅电池相比在价格方面有利,但性能较差．如果性能提高,也可促进在电力供关方面的普及．目标在2年后产品化。目前开发的电池充电转换效率,初期为14．69．．。,在遇到光性能下降的稳定书4ly。o,到目前为止的最高值已超过一个百分点以上,接近于正在产品化的单晶硅效率（159．6一18？6）．电池结和是在不锈钢基板上重叠上二层硅、技薄膜和一层硅薄膜。该公司继续进行这种类型太阳电池的研究,目前的力究内容…     

研制高效硅太阳电池的新进展

本文报道了我们研制的2×2cm~2、n~ /p硅太阳电池。它采用了绒面、硼背场、铝背反射器、Ti-Pd-Ag电极以及TiO_x-Al_2O_3双层减反射膜。在25℃、AM0条件下的最优样品电池输出功率达80.6mW。 实验表明:(1)硼背场导致电池开路电压增加50-60mV;(2)用1—2％的NaOH水溶液可腐蚀出接近于理想的绒面。这种表面结构与硼背场和TiO_x-Al_2O_3双层减反射膜相结合,使电池短路电流显著提高,与常规电池相比,约增加7.5mA/cm~2。     

磁控溅射四元靶材法制备17.5%效率CIGS电池研究

使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn_(1-x) Ga_xSe_2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H_2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H_2Se浓度从1%提高到5%时,随着H_2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,减少作为载流子复合中心的晶界缺陷,有利于提高电池开路电压和短路电流,最终提高电池效率。H_2Se浓度从5%进一步提高到10%时,虽然晶粒尺寸进一步增加,但是表面镓含量下降导致表面禁带宽度降低,电池开路电压没有进一步提高。通过先硒化后硫化热处理工艺,可得到表面和底部禁带宽度高于吸收层内部的U型能带结构。硫化处理后,电池平均开路电压从539 mV提高至619 mV,电池平均效率从14.1%提高至15.9%。在制备减反层MgF_2后,获得最高效率为17.5%的电池。     

影响SSP衬底上多晶硅薄膜太阳电池效率的因素

该文分析了颗粒硅带(SSP;Silicon Sheet from Powder)衬底的杂质、缺陷和晶粒尺寸以及电池的电极设计对多晶硅薄膜太阳电池效率的影响;报道了用快速热化学汽相沉积法(RTCVD)在SSP上制备多晶硅薄膜电池的结果;得到电池的开路电压为506.8mV,短路电流为26.69mA,转换效率为8.25%(AM1.5,24℃,Area=1tm2).     

Mn-p型硅MIS太阳电池

本文报道了新提出的一种Mn-p型硅MIS太阳电池。实验比较了Mn和Cr势垒金属的差别。SnO_2作减反射膜,使短路电流和输出功率约增加57％。制得的3.4cm~2单晶硅Mn-MIS电池,在AM1.5下的转换效率为8.6％,短路电流密度为24.7mA/cm~2,开路电压为512mV,填充因数为0.68;多晶硅Mn-MIS电池效率为5.2％。给出了实验电池存放九个月后的衰降数据。     

nc-Si/c-Si异质结太阳电池优化设计分析

分析影响p+(nc-Si)/i(a-Si)/n(c-Si)异质结太阳电池性能的主要因素,获得纳米硅薄膜杂质浓度、本征层厚度以及背场对电池性能的影响规律。结果表明,当纳米硅薄膜中掺杂浓度增大时,该层大部分区域电场强度变大,短路电流和开路电压增大,有利于提高电池转换效率。优化的掺杂浓度应大于1×1018cm-3。当i层厚度大于30 nm时,电池转换效率η和电池填充因子FF急剧下降,优化的最佳厚度为10 nm。研究加入非晶硅背场提高电池效率的新途径,当引入厚10 nm的a-Si∶H(n+)背面场后,电池转换效率由21.677%提高到24.163%。     

铝粉活性对双面PERC太阳电池铝浆性能的影响

探究了铝粉活性对铝浆电阻及双面PERC太阳电池开路电压的影响.实验结果表明:高活性的铝粉制备的铝浆具有较低的方阻、接触电阻及线电阻,且铝硅接触电阻率可低至11.5 mΩ?cm2;一定范围内,活性较低的铝粉制备的铝浆具有较高的开路电压,开路电压可达690.774 mV.根据太阳电池的尺寸、钝化膜质量、背面激光开槽面积、主...     

键合的双结太阳电池研究

论述键合的双结GaAs/InGaAs太阳电池的研制,界面采用p~(++)GaAs/n~(++)GaAs隧穿结,开路电压大于1.15 V,效率比国际报道的同类键合两结电池提高0.3%,电池表面未做减反膜。开路电压表明两结电池可实现串联,为单片集成的高效多结电池提供新的途径,通过分析电池效率性能提出进一步提高效率的技术方案。     

非晶硅锗三迭层电池的工艺优化

该文报道了University of Toledo近两年在三叠层非晶硅锗太阳电池方面的研究进展.使用PECVD技术在不锈钢衬底上制备三结太阳电池,经过工艺优化后,电池效率达12.7%.文中研究了三结电池中的P、I层的生长条件对电池特性的影响,认为在非晶硅与微晶硅的过渡区存在着一种过渡态,可使电池的性能达到最佳.文中还研究了P、I界面的匹配和过渡层对电池性能的影响.     

微晶硅材料和电池特性的相关研究

主要采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅材料和电池。通过对材料电学特性、结构特性和电池间性能关系的研究,获得了高效率微晶硅薄膜太阳电池所对应材料的基本特性:暗电导在10~(-8)s/cm量级上,光敏性大于1000,晶化率约50%。进行了制备电池的开路电压和表观带隙之间关系的研究。     

丝网印刷电极多晶硅太阳电池的低能氢离子注入

本文报道了低能氢离子轰击具有丝网印刷电极结构的多晶硅太阳电池的钝化结果。研究了氢离子注入后单晶硅样品注入层的折射率N、吸收系数α和光学禁带宽度E_g的变化情况。结果表明,经氢离子处理后,多晶硅电池的开路电压增加10mV以上,短路电流密度增加12%-27％,暗特性也有明显改善,但串联电阻升高,填充因子F.F.衰减;单晶样品的折射率明显下降,吸收系数增至10~5/cm数量级,光学禁带宽度由1.1eV增至1.3eV。     

硅太阳电池稳步走向薄膜化

考察了硅太阳电池在光伏产业中所处的地位,分析了薄膜硅太阳电池的发展趋势。指出硅太阳电池在未来15a仍将保持优势地位,并继续沿着晶硅电池和薄膜硅电池两个方向发展。在此发展过程中,两个发展方向的主流很可能会汇合到一起,共同促使低成本、高效率、高可靠薄膜晶硅电池的诞生和产业化,从而继续保持硅太阳电池的优势地位。     

n型铝背结太阳电池的前面场优化研究

主要研究了n型铝背结太阳电池前面场对电池效率的影响,前面场浓度与扩散深度的优化明显提高了n型电池的短波响应,在实验中采用了低成本工艺路线,采用PECVD沉积SiN x替代高温热氧化形成的SiO2与PECVD沉积SiN x叠层膜作为钝化减反射层。文中通过PC1D模拟与实验结合的方法得到前表面场的最佳掺杂浓度与掺杂深度,研究发现n型电池前面场与p型电池背面场有明显差异,p型电池背面场掺杂浓度越高得到的效率就越高,而n型电池前面场掺杂浓度在合适范围内才能有效提高电池效率。最终经过优化得到的电池效率达到19.25%,开路电压为641 mV,短路电流为8.91 A,填充因子为80.53%。