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。     

硅异质结太阳电池窗口层性能研究及高效电池制备

主要研究a-Si∶H(p)作为电池的发射极和ITO作为电池载流子收集层的材料性能及结构对HJT电池性能的影响。通过调整a-Si∶H(p)材料的掺杂浓度、材料厚度和ITO的氧气/氩气分压、功率等工艺参数,获得工艺参数、材料性能和电池性能之间的关系。借助a-Si∶H(p)和ITO工艺优化,电池的填充因子FF达到80.2%,转换效率Eff可达23.05%。     

金属与超薄非晶硅薄膜的接触特性研究

研究金属与非晶硅薄膜(a-Si:H)的接触特性,用于晶体硅异质结太阳电池新型电极技术开发。采用等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)技术制备超薄(~10 nm)a-Si:H薄膜,利用真空镀膜技术制作金属电极,采用圆点传输线模型(CDTLM)研究a-Si:H与不同金属(Al、Ni、Ti、In)的接触特性。低温退火后a-Si:H与Ni、Al、Ti可获得良好的欧姆接触。经200℃退火,p型非晶硅p-a-Si:H与Al的比接触电阻降至0.3 mΩ·cm~2;n型非晶硅n-a-Si:H与Ti的比接触电阻降至0.7 mΩ·cm~2,表明这两种金属可以直接用于a-Si:H薄膜的表面电极。     

a-Si:H(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的模拟优化

通过AFORS-HET软件模拟了TCO/a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i)/a-Si:H(n)/Ag结构的硅异质结电池中硅衬底电阻率、本征非晶硅薄膜厚度、发射极材料特性以及TCO功函数对电池性能的影响。结果表明:在其它参数不变的条件下,硅衬底电阻率越低,转换效率越高;发射极非晶硅薄膜厚度对短路电流有较大影响,发射极掺杂浓度低于7.0×10¹⁹cm^-3时,电池各项性能参数都极差;TCO薄膜功函数应大于5.2 eV,以保证载流子的输运收集。     

普通小球藻规模化培养参数的研究

文章以普通小球藻特征吸收峰研究为基础,研究了培养基组成、光生物反应器类型、p H对小球藻生长的影响并探讨了不同CO_2溶解浓度对小球藻胞外碳酸酐酶活性的影响。结果表明,以750 nm作为普通小球藻生物量的测量波长,以ND培养基为培养液,在柱式和平板式光生物反应器中的种子最佳种龄为48~72 h,p H低于6时不利于小球藻生长,CO_2浓度为5.67×10-5~1.56×10~(-3)mol/L时,胞外碳酸酐酶的活性没有受到抑制。     

表面处理与p层电导率对HIT电池性能的影响

考虑到氢氟酸溶液对晶体硅表面具有去氧化和氢离子钝化表面悬键的双重作用,通过优化清洗工艺使得a-Si∶H(i)/c-Si/a-Si∶H(i)异质结构有效少子寿命达到2 ms。研究不同沉积温度对p型非晶硅薄膜电导率的影响,结合后退火发现中温(150℃)生长高温后退火的方式优于直接高温(200℃)沉积,电导率和钝化效果都有明显改善。采用优化后的p层,a-Si∶H(p~+)/a-Si∶H(i)/c-Si/a-Si∶H(i)/a-Si∶H(n~+)(inip)结构少子寿命可达3.70 ms。制备的HIT电池具有优良的性能:开路电压V_(oc)=700 mV,潜在的填充因子pFF=82%,短路电流密度Jsc=32.10 mA/m~2,填充因子FF=72.35%,转换效率η=16.26%,对比Suns-V_(oc)I-V曲线和标准条件下测试的I-V曲线计算得串联电阻,分析FF与pFF差异的原因。     

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%。     

以n-InP为基的光电化学电池的研究

本文对以n-InP为基的再生式光电化学电池进行了多方面的探讨。研究了电极的掺杂浓度、晶面、溶液中的氧化还原对、酸碱度以及光强对电池性能的影响,还研究了电极的稳定性。研制的电池性能指标如下:n-InP[N_D=10~(16)cm~(-3),(100)面]在0.001MFe~(2 ) 0.5MFe~(3 ) 3MHCl溶液中,光强为65mW/cm~2时,转换效率η=18％;n-InP[N_D=10~(18)cm~(-3),(100)面]在0.5MFe~(2 ) 0.4MFe~(3 ) 1.5MHCl溶液中,光强为50mW/cm~2,η=6—8％,转换效率稳定性超过90小时;n-InP[N_D=10~(18)cm~(-3),(?)面]在2MS 1.5MNa_2S 1MNaOH溶液中,光强为50mW/cm~2,短路150小时后,电极完全稳定,η=3.1％。     

基于P型晶体硅异质结太阳电池的结构设计与性能分析

针对两种a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池结构,应用AFORS_HET软件,分析氢化非晶硅(a-Si:H)和氢化微晶硅(μc-Si:H)两种材料作为背面场时的特性参数对a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池性能的影响。结果表明:P型氢化微晶硅(μc-Si:H(p))为背面场时电池性能得到提高,μc-Si:H(p)的背面场特性是关键因素。最后,优化设计出以a-Si:H为窗口层、μc-Si:H为背面场的a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池TCO/a-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(i)/μc-Si:H(p)/TCO,并获得20%的转换效率。     

大面积非晶硅太阳电池窗口层的性能优化

系统地研究产业化甚高频等离子体增强化学气相沉积法制备p型a-SiO_x∶H薄膜的工艺,并将p型a-SiO_x∶H作为a-Si∶H单结电池的窗口层,研究其对电池初始和稳定性能的影响。研究表明CO_2与SiH_4流量比(r(CO_2/SiH_4))、射频功率对a-SiO_x∶H薄膜的光电性能影响最大,r_((CO_2/SiH_4))=1.5和功率=444 W时制备的p型a-SiO_x∶H薄膜材料性能最优。相对于a-SiC_x∶H的p型窗口层,采用优化的p型a-SiO_x∶H薄膜作为窗口层的a-Si∶H单结电池具有相同的初始发电功率,但具有更好的稳定性能,降低了光致衰减。电池的光致衰减率相对降低11.2%,功率输出的稳定性相对提升2%。     

非晶硅对MoO_x/c-Si异质结太阳电池器件的影响

室温下电子束蒸发沉积氧化钼(MoO_x)薄膜呈非晶态,光学带隙约为3.6 eV,与单晶硅表面构成MoO_x/c-Si异质结并具有钝化作用,但明显低于i∶α-Si∶H钝化。ITO/MoO_x/i∶α-Si∶H/n∶c-Si/i∶α-Si∶H/n+∶α-Si∶H/Al太阳电池结构,既有晶硅前后表面钝化,又增加了背电场层,适当的MoO_x厚度可获得电池的最高效率(15.5%);若取消晶硅表面i∶a-Si∶H钝化,与HIT(heterojunction with intrinsic thinlayer)电池类似,硅的前表面复合增大,电池效率降为11.5%;若取消背表面i∶a-Si∶H钝化及背电场材料n~+∶a-Si∶H,电池效率急剧下降到8.3%,这表明背表面钝化及背电场,对MoO_x/c-Si异质结太阳电池特性具有更为重要的作用,对高效器件制备具有一定指导意义。     

多晶硅锭高氧浓度与少子寿命的研究

在多晶硅定向凝固高少子、低氧区域通入含氧气体,研究氧浓度对多晶硅锭少子寿命的影响程度。研究结果表明,当间隙氧浓度低于4.5×10~(17)cm~(-3)时,对于铸造多晶硅少子寿命的影响非常小;当间隙氧浓度为4.5×10~(17)~7.0×10~(17)cm~(-3)时,降低平均少子寿命0.50μs;当间隙氧浓度高于7.0×10~(17)cm~(-3)时,硅锭少子寿命受到极大影响,平均少子寿命降低到1.50μs,形成红区。因此,只有当铸造多晶硅尾部间隙氧浓度达到7.0×10~(17)cm~(-3)时,才可能形成尾部红区。     

用计算机处理实验数据得出a-Si光学带隙

近年来,对非晶硅a-Si薄膜进行了广泛研究。a-Si薄膜的光学带隙是判断材料性能优劣的一个关键参数。通常,光学带隙是由(αhω)~(1/2)—hω曲线求得的:先用分光光度计测出薄膜的透过率T(λ),然后算出α(λ),最后将各个波长的(αhω)~(1/2)与hω描点作图,将高吸收区域(α>10~4)的点子拟合成直线,此直线与hω轴的截距就是光学带隙。     

CIGS/Si异质结太阳电池的数值模拟

利用软件wx AMPS模拟CIGS/Si异质结太电池的效率和不同工艺参数对电池性能的影响:前后端接触势垒分别为1.2 e V和0.21 e V,前(后)表面复合速率为1×10~7cm/s,选择功函数为5.4 e V的透明导电薄膜材料,p型CIGS的带隙和厚度为1.15 e V和3μm,并选择掺杂浓度为5×10~(16)cm~(-3)的n型硅片,最终模拟CIGS/Si异质结太阳电池的最佳效率为25.60%。希望该模拟数据为实际制备CIGS/Si异质结太电池作出正确的理论指导。     

高电导宽带隙微晶-非晶混合相p型Si∶H薄膜研究

本文报道一种适于做a-Si电池窗口材料的高电导宽带隙微晶-非晶Si:H薄膜。这种材料采用辉光放电法在高功率下分解SiH_4和B_2H_6混合气体制得,室温电导率σ_(?)最高为20(Ω-cm)~(-1),相应光学带隙E_(opt)为1.70—1.75eV,电导激活能为0.02eV。X射线和电子衍射分析表明,电导率10~(-4)(Ω-cm)~(-1)或更高的膜显示微晶(μc~-)相。随电导率的增加,膜结构逐渐向全晶化相变化。讨论了制备高电导宽带隙p型Si:H膜的淀积条件。     

RF-PECVD制备硼掺杂氢化非晶硅氧(a-SiO_x∶H)薄膜及其光电特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法,在不同CO_2与硅烷气体流量比(R_C=[CO_2]/[SiH_4]=0.0、0.5、1.0、2.0)、衬底温度(T_S=200℃)、乙硼烷掺杂浓度(R_B=[B_2H_6]/[SiH_4]=1.5%)、高氢稀释比(R_H=[H2]/[SiH_4]=200)、高气压(220 Pa)和高功率密度(1 W·cm~(-2))条件下制备一系列氢化非晶硅氧(a-SiO_x∶H)薄膜。通过分光光度计(UV-VIS)透射谱分析薄膜折射率n、光学带隙E_g与R_C的关系;采用绝缘电阻测试仪进行变温暗电导测试,分析讨论暗电导σ_d、激活能E_a与R_C的关系;运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对薄膜的键合模式及薄膜中氧、氢含量进行分析表征。结果显示,随R_C增加,薄膜光学带隙展宽,折射率减小,激活能E_a增大,费米能级向导带底移动,薄膜缺陷增多。     

氢注入在硅异质结太阳电池a-Si:H窗口层中的研究

基于热丝化学气相沉积(Cat-CVD)系统开展氢注入对超薄(<10 nm)氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜特性改善的研究,发现适当的氢注入可提高薄膜内的氢含量、降低其微结构因子并展宽其光学带隙.将该方法用于处理硅异质结(SHJ)太阳电池入光侧的本征非晶硅(i-a-Si:H)及N型非晶硅(n-a-Si:H)薄膜钝化层,可显...     

Ga_(1-x)Al_xAs-GaAs异质面太阳电池的电子和质子辐照以及退火研究

本文报道了液相外延Ga_(1-x)Al_xAs-GaAs异质面太阳电池的电子和质子辐照以及退火试验结果。辐照电子能量为1MeV,积分通量为10~(12)—10~(15)e/cm~2;质子辐照能量为7.8MeV,积分通量为10~8—10~(12)p/cm~2。测定了辐照前后电池的电特性和光谱响应曲线。观察到结深与辐照损伤的明显关系。电子辐照的临界通量(?)_c>1×10~(15)e/cm~2,质子辐照临界通量(?)_c>1.02×10~(12)p/cm~2。经积分通量1×10~(15)e/cm~2的辐照,再在真空200℃进行热退火20小时后,短路电流得到全部恢复,输出功率恢复至原来的80％。     

稀土磷化物薄膜的光电性质

本文报道了LnP(Ln=La、Nd、Sm、Y、Dy、Yb)薄膜的光电特性,其禁带宽度为1.0—1.46eV。LnP薄膜是n型材料,电阻率约10~(-2)Ω-cm,载流子浓度为10~(17)—10~(19)cm~(-3),霍尔迁移率为8.5—400cm~2/V·s。LnP与Si片构成p-n结,光谱响应范围在600—1400nm,光照下LnP/Si具有光伏效应。     

无定型Si_(1-x)Ge_x∶H合金与迭层太阳电池

一、引言 无定型硅氢合金(a-Si:H)太阳电池,最近几年发展十分迅速。但是,由于a-Si:H的少子扩散长度比较小,n型材料的空穴迁移率不足1cm~2/V·s,相应的扩散长度仅为十分之几微米,这就限制了电池的收集效率。要解决这一矛盾,提高电池效率,主要途径有两个:一是改善材料的性质,增加少子的扩散长度,然而非晶半导体材料有其本身的局限性;二是从器