薄膜太阳电池

硅太阳电池的应用日趋广泛,但昂贵的原材料成为其发展的瓶颈。薄膜太阳电池由于只需使用一层极薄的光电材料,材料使用非常少,并可使用软性衬底,应用弹性大,如果技术发展成熟,其市场面将相当宽阔。文章就迄今被人们广为关注的各类薄膜太阳电池,即非晶硅薄膜太阳电池、微(多)晶硅薄膜太阳电池、铜铟硒薄膜太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池、染料敏化薄膜太阳电池和有机薄膜太阳电池的发展概况、技术难点和优缺点进行了论述。     

氧流量对染料敏化TiO2电极光电性质的影响

利用直流磁控溅射法在不同氧流量下沉积TiO2薄膜,并制备了染料敏化太阳电池(Dsscs).研究了氧流量对TiO2薄膜晶体结构、表面化学成分和对染料敏化TiO2电极光电性质的影响.发现在锐钛矿和金红石的混合晶型的TiO2薄膜中,对应金红石结构的拉曼谱峰强弱与TiO2电极的开路电压有相同的变化趋势;随着氧流量的增大,TiO2薄膜表明吸附的氧原子减少,这在一定程度上有助于增大染料敏化TiO2电极的短路光电流.     

薄膜太阳电池的研究现状

综述了目前国内外研究最多的几类薄膜太阳电池,包括薄膜硅基、无机化合物类、有机类、染料敏化类、钙钛矿型薄膜太阳电池的材料、性能和转化效率等,并讨论了各自性能的优劣。结合国内外研究情况,对各类薄膜太阳电池国内研究现状和最新进展做了叙述,并探讨了薄膜太阳电池的发展趋势。     

染料敏化太阳电池在高原环境中的稳定性研究

西藏是检验太阳能技术和产品性能的天然实验场。染料敏化太阳电池有望成为下一代太阳电池之一,除了制作技术,研究其在自然环境下的稳定性(寿命)是一个重要的研究课题。通过采用不同的电解质、色素敏化剂、薄膜电极和封装工艺,研制了三种染料敏化太阳电池。把研制的染料敏化太阳电池置于西藏自然环境(强紫外线、干燥、多风、寒冷等)下,初步研究了染料敏化太阳电池在西藏(拉萨)自然环境中的稳定性问题。结果表明:在半年的户外观测期间,光电转换效率从5.84%下降到5.71%,每月下降了约0.02%,主要原因包括电解液在西藏干燥环境中的慢性挥发、电池上方材料在强紫外线下的老化、色素的降解等。     

染料敏化太阳电池电解质的研究现状

综述了染料敏化太阳电池电解质的研究现状,介绍了染料敏化太阳电池(简称DSSC)的结构,工作原理.根据目前染料敏化太阳电池的研究发展情况和结构的不同,可将其分为三类:液体电解质太阳电池、固态电解质太阳电池和准固态电解质太阳电池.总结了国内外研究人员近几年关于染料敏化太阳电池的研究成果,对比了基于液态、固态和准固态电解质的三种太阳电池的性能参数,分析了各自的优点及存在的问题,并对染料敏化太阳电池电解质的未来发展进行了展望.     

新型染料敏化太阳电池的研究进展

综述了染料敏化太阳电池的研究背景,介绍了染料敏化太阳电池的基本结构及工作原理。其中重点介绍光阳极、光敏染料、电解质及阴极材料的研究现状,总结了国内外研究者对染料敏化太阳电池的研究成果,分析了各自的优缺点及存在的问题。同时也展望了染料敏化太阳电池的未来发展趋势及应用前景。     

5种天然染料敏化太阳电池的性能研究

用无水乙醇萃取的方法分别从玫瑰茄、勿忘我、茜草、抹茶和紫薯等5种天然植物中提取染料,测试各染料的紫外-可见光(UV-vis)吸收光谱,利用水热法制备二氧化钛薄膜,制备5种天然染料敏化太阳电池,测试了太阳电池的光电性能,结果显示玫瑰茄敏化的电池光电性能最佳。测试了玫瑰茄的红外谱图,分析了官能团对染料性能的影响。     

染料敏化太阳电池多孔TiO_2微结构的研究

太阳电池成为高性价比发电系统需要具备三个特点:高效率,高稳定性和低成本。但是高性价比的光伏发电系统至今仍未开发出来。低成本的太阳电池的制造不需要真空条件,如印刷,喷涂,旋涂,电化学沉积等。采用低成本的喷涂法在FTO导电玻璃基体上制备多孔纳米TiO2薄膜光阳极,电解液为0.50 mol/L LiI、0.05 mol/L I2的乙氰溶液,对电极为铂片,通过改变添加剂聚乙烯醇(PVA)的含量,研究PVA对染料敏化太阳电池多孔TiO2微结构及染料敏化太阳电池性能的影响。通过对光阳极扫描电子显微镜(SEM)、I-V曲线、TiO2薄膜染料吸附量和交流阻抗EIS图谱的分析,得到结果如下:随着聚乙烯醇(PVA)含量的增加,TiO2颗粒团聚程度减轻,暗电流逐渐减少但染料吸附量也在减小,当mPVA∶mTiO2=0.03∶0.12时,TiO2颗粒分布均匀,TiO2颗粒间能形成较好的电子通道,染料吸附量和暗电流达到最佳配匹,获得最好的光电转换效率为3.72%。     

a-Si(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的AFORS-HET模拟优化

采用限定变量的方法,运用AFORS-HET(Automat FOR Simulation of HETerostructures)软件计算模拟了不同厚度、掺杂浓度和禁带宽度的非晶硅薄膜背场以及不同厚度、禁带宽度的非晶硅本征层对a-Si(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的影响.结果表明,在其它参数不变的情况下,增加较薄的背场和中间本征层,可以提高太阳电池的整体性能,其光电转换有很大程度提高,其最高转换效率可达20.75％;其中,中间本征层在厚度不超过20 nm时,对电池的短路电流影响不大,而其它性能则相对下降;当非晶硅薄膜背场的掺杂浓度为1019 cm-3以上,带隙为1.7 eV,厚度为5 nm时,电池性能最佳.     

太阳能电池现状及其发展前

主要介绍太阳能电池的技术发展现状和太阳能电池的应用，阐述了单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、硅薄膜太阳电池、化合物薄膜太阳能电池及染料敏化太阳能电池技术的发展前景。     

ZAO特性及其在CIGS电池中的应用

透明导电氧化物薄膜(Transparent Conductive Oxides,简称TCO)用途广泛,介绍了TCO应用于光伏领域中的铜铟镓硒薄膜(CIGS)太阳电池,是CIGS太阳电池中不可缺少的一部分。简要阐述了其可见光范围内的透明性和导电性及其成因,以及作为CIGS薄膜太阳电池中窗口层的作用。将ITO和ZAO透明导电薄膜在CIGS太阳电池的应用进行相比,以掺铝的氧化锌(ZnO∶Al简称ZAO)透明导电薄膜为例,对其性能、制备方法及过程进行了简要阐述,并概括了大面积ZAO薄膜的性能。     

染料敏化太阳电池光阳极结构优化

染料敏化太阳电池(DSSC)的光阳极是决定电池性能的重要因素之一,对DSSC进行了光阳极结构优化研究。光阳极TiO_2薄膜的性质对电池光电性能有着重要影响,针对TiO_2的活性层,引入一层粒径为40 nm的TiO2颗粒,即采用尺寸递进式结构,按照"致密层-20 nm-40 mm-200 nm-400 nm"粒径依次增大的TiO_2颗粒层分布,获得了电池效率的较大提升     

MOCVD制备禁带宽度2.1～2.2 eV的AlGaInP太阳电池

禁带宽度2.0~2.2 eV的AlGaInP太阳电池是制备五至六结叠层太阳电池必需的一结子电池,但目前高质量高Al组分的AlGaInP材料制备仍存在不小的挑战。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备制备了禁带宽度2.1~2.2 eV的AlGaInP太阳电池,研究了外延生长温度、表面活性剂等外延和结构参数对AlGaInP材料和电池性能的影响。通过优化外延生长温度和掺入表面活性剂,获得了在AM0光谱下开路电压达到1.58 V、光电转换效率为12.48%的AlGaInP单结太阳电池。     

料浆喷涂法制备纳米晶TiO_2薄膜及其在DSSC中的应用

采用料浆喷涂法在ITO导电玻璃上制备了纳米晶TiO2,SEM测试结果表明该薄膜呈多孔结构,构成薄膜的TiO2颗粒均为20～30nm,薄膜的厚度能够很好地控制在5～20μm之间。将此薄膜组装成染料敏化太阳电池(DSSC),在标准模拟太阳光(AM1.5G)下测试,短路电流密度达7.78mA/cm2、光电转换效率为1.94%。讨论了制备工艺对电池性能的影响。     

新闻

染料敏化太阳电池项目获国家支持7月7日从安徽省科技厅获悉,中科院等离子体物理研究所联合铜陵市科技创业投资有限公司、安徽瑞鑫光电公司申报的染料敏化太阳电池产业化项目日前获国家863计划重大项目964万元的支持。     

柔性CIGS薄膜太阳电池的激光划线研究

单片集成是Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池组件的一种形式,可以降低电流和电阻损失,制备的关键步骤是通过划线实现子电池间的隔离和互联。超短脉冲激光划线能降低死区宽度,提高划线质量。为实现一种新型结构CIGS薄膜太阳电池组件的单片集成,采用1 064 nm波长皮秒激光对PI衬底CIGS薄膜太阳电池划线。通过对不同工艺条件划线沟道深度、结构及成分的研究发现,可以实现选择性移除CIGS薄膜太阳电池材料层,露出PI衬底或钼背电极层,划线沟道底部平整、干净,划线两侧整齐,宽度在100μm左右。     

固态电解质对染料敏化太阳电池性能的影响

由于染料敏化太阳电池(简称DSCs)的光电转换效率高、制作的成本较低且工艺较简单等特点,被认为是薄膜太阳电池中最具市场潜力的新型电池之一。固态电解质在染料敏化太阳电池中起着运输载流子、还原染料等实现电池内部循环的作用。由于效率较高的液态电解质具有易泄露和挥发等特点,会影响电池的寿命和稳定性,所以制备性能较好的固态电解质对电池的产业化及实用化有重要意义,也是DSCs电池发展的必然趋势。论述了DSCs电池的基本工作原理及结构组成、发展现状及趋势,并结合相关工作介绍固态电解质对其寿命及稳定性的影响。     

用于CIGS太阳电池的AZO特性研究

采用射频磁控溅射方法制备掺铝氧化锌(AZO)薄膜,研究了气体流量对薄膜晶体质量及光电性能的影响。测试结果表明,当氩气流量为70 m L/min时制备的薄膜结晶较好,方块电阻为8.25Ω/□,电阻率为4.46×10-4Ω·cm,玻璃基底上可见光范围内的平均透过率为83.56%,综合性能最优,可用于CIGS薄膜太阳电池。采用光谱椭偏仪研究薄膜的光学特性,通过建模计算得到350~800 nm波段内AZO薄膜的光学常数,并通过作图法计算得到薄膜的光学禁带宽度为3.38 e V。     

酞菁类化合物在太阳电池中的应用

有机太阳电池与无机太阳电池相比,还存在许多关键性问题。为了改善有机太阳电池的性能,尤其是转换效率,研究了掺杂、敏化、施主-受主共轭体系以及开发多层结构电池和创造新型光伏材料。酞菁类化合物作为新兴的功能材料已经得到了广泛的研究,作为敏化染料,酞菁能够增加光生载流子,有效提高光电转换效率。综述了太阳电池的工作原理,酞菁类化合物作为功能材料在肖特基型电池、p-n异质结型、纳米晶体光电池的应用进展。     

Na掺杂工艺对CIGS薄膜及柔性器件性能的影响

采用共蒸发三步法在聚酰亚胺(PI)衬底上沉积CIGS薄膜,研究了Na掺杂工艺对PI衬底生长的CIGS薄膜性质及柔性太阳电池性能的影响。前掺Na工艺可有效改善吸收层CIGS薄膜电学性质,但会阻碍In、Ga互扩散,并导致CIGS薄膜结晶质量下降。这是由于在CIGS薄膜沉积过程中掺入Na原子,影响了薄膜生长的动力学过程。后掺Na工艺在提高吸收层CIGS薄膜电学性质的同时,避免了Na原子扩散对CIGS薄膜结晶质量的影响,最终提高了柔性CIGS薄膜太阳电池性能。