电子束法沉积ITO薄膜及其光电性质的研究

用电子束蒸发制得了透明导电的ITO(indiumtin oxide)薄膜(厚3000—5000(?)),其方块电阻为4.5—20Ω/□,波长7000(?)时的透光率为80—95％。用x-线衍射分析方法测定了膜的组成与结构,用扫描电镜(SEM)观察了薄膜的形貌。薄膜的颗粒度为1—3μm,载流子浓度(N)为3.9×10~(19)cm~(-3),霍耳迁移率(μ_H)为94cm~2·V~(-1)·s~(-1),电阻率(ρ)为4.0×0~(-4)—2×10~(-3)Ω·cm,E_g为3.4eV。测得的Hall电压是负值,说明它是一种n型半导体。     

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。     

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％。     

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％。     

CO_2/SiH_4气体流量比对氢化硅氧(SiO_x:H)薄膜微结构和光学特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法,以不同的二氧化碳与硅烷气体流量比(R_C=[CO_2]/[Si H_4]=0、0.5、1、2)和不同的衬底温度(200和250℃)在高气压(220 Pa)和高功率密度(1 W/cm~2)条件下制备了一系列的氢化硅氧(SiO_x∶H)薄膜。运用Raman谱、XRD和紫外-可见光透射谱(UV-VIS)对材料的微结构和光学特性进行测试与分析。实验发现,薄膜沉积速率高达0.60 nm/s;同时,随着掺入气体CO_2流量增加,薄膜由微晶+非晶两相结构逐渐转化为非晶相;在500~750 nm波长范围内,氧的掺入使薄膜折射率下降(从3.67到2.65)、光学带隙增大(从1.52~2.26 eV)。     

电子束法制备Znln_2Se_4薄膜及其性质的研究

用电子束加热蒸发法制成0.1—1μ厚的ZnIn_2Se_4薄膜。确定了最佳成膜工艺条件,通过不同气氛的热处理可控制材料的导电类型。典型膜的电阻率是4.35×10~(-1)Ω-cm,Hall迁移率是106cm~2·V~(-1)·S~(-1),载流子浓度是1.36×10~(17)cm~(-3),禁带宽度为2.23eV。讨论了膜的电阻率、透光率随热处理气氛的变化规律,初步探讨了ZnIn_2Se_4膜的导电机理,并对制作n-ZnIn_2Se_4-p-Si光伏器件作了尝试。     

高效硅基异质结太阳电池的ITO薄膜研究

研究室温下通过直流磁控溅射方法制备高性能非晶ITO薄膜的光电特性,并分析不同结晶度的ITO薄膜对硅基异质结太阳电池性能的影响。结果表明:非晶态的ITO薄膜具有高的载流子迁移率和高的光学透过率;当退火温度高于190℃时,随退火温度的上升,薄膜的结晶性逐渐增强,但其光学性能和电学性能都呈逐渐降低的趋势。通过优化退火温度可获得电阻率为4.83×10~(-4)Ω·cm、载流子迁移率高达35.3 cm~2/(V·s)且长波段相对透过率大于90%的高性能非晶ITO薄膜。对比普通工艺制备的微晶ITO薄膜,在242.5 cm~2的硅基异质结(SHJ)太阳电池上采用非晶ITO薄膜作透明导电膜,其短路电流密度提高0.32 mA/cm~2,可提升电池的光电转换效率。     

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。     

a-Si∶H的两相与磷的掺杂

本文介绍了一种新的掺杂方法,使辉光放电制备的掺杂a-Si∶H不受氢化物的限制。 a-Si(p):H的红外吸收谱表明,Si-H在2000cm~(-1)处的吸收带随着掺杂浓度从p/Si=10~(-5)增至10~(-3)时是逐步减弱的;Si-H_2在2100cm~(-1)处的吸收带却不变化。氢热释谱的高温峰随掺杂浓度增加而减小,低温峰位置略有移动而大小保持不变。掺杂是在富硅相中进行的,磷占有了原来SiH中氢的位置。在p/Si>10~(-3)过掺杂情况下,由于pSi_3组态的形成,结构的破碎,氢逸出容易,非晶硅两相中氢含量都大大减少。 文中,根据Raman散射实验的结果,也讨论了磷在a-Si∶H中的掺杂机理。     

一维Si/SiO_2光子晶体应用于热光伏的新进展

针对一维(1D)Si/SiO_2光子晶体滤波器在GaSb热光伏电池特征波长处存在较大反射峰的问题,根据等效折射率理论,将其基本结构由(L/2HL/2)~5改进为[1.10(L/2HL/2)](L/2HI/2)~3[1.10(L//2HI/2)].结果表明:改进的滤波器在特征波长处的透过率有较大提高,且抑制了长波光子的透过.辐射器为1250℃的黑体时,采用改进滤波器的TPV系统的光谱效率为33.3%,输出电功率密度为1.06W·cm~(-2),相对于采用原滤波器的TPV系统增长幅度均超过了10%,电池效率也有所提高.     

再生处理抑制单晶硅太阳电池光致衰减效应的研究

掺硼晶硅电池经过长时间光照后电池效率会出现明显的衰减。针对此问题,研究再生处理对晶硅电池光致衰减效应的影响。将Si Nx/Al2O3寿命片和单晶钝化发射极和背局域接触(PERC)电池片在400 W/m~2光照下200℃保温10 min进行再生处理,结果发现未经再生处理的寿命片光照1710 min后少子寿命衰减率为63.33%,电池效率衰减率为4.32%,再生处理后样品的衰减率分别降低至5%和0.48%,表明再生处理能有效抑制晶硅电池的光致衰减效应。未经再生处理的寿命片光照前后硼氧(B-O)复合体浓度分别为1.38×1011和7.01×1011cm~(-3),再生处理后的B-O复合体浓度分别为2.90×10~(10)和4.44×10~(10)cm~(-3),再生处理后的寿命片光照后B-O复合体的浓度较处理前低一个数量级,且处于稳定的不会造成少子复合的再生状态。     

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。     

CdS/p-Si异质结太阳电池的制备与数值模拟

采用物理气相沉积工艺制备了免掺杂的CdS/p-Si异质结太阳电池,通过数值模拟对影响电池效率的主要因素如前电极、背电极功函数材料及前、后表面复合速率进行模拟分析和优化。实验结果表明,CdS薄膜呈现[111]晶向择优生长,具有良好的结晶性。60 nm厚的CdS薄膜在500～1100 nm波长范围内具有较高的光学透过率,与Si的接触电阻ρc=3.1Ω?cm~2。In_2O_3薄膜的平均透过率和方阻分别为90.88%和74.54Ω/,能有效收集载流子。经过工艺优化,在25℃,AM 1.5测试条件下,得到CdS/p-Si异质结太阳电池(面积1 cm~2)效率为10.63%。数值模拟优化后,CdS/p-Si太阳电池的理论最高效率(power conversion efficiency,PCE)可达到25.36%。     

SnO_2/Si异质结太阳电池的研究

在10cm~2的单晶硅片上,用喷涂热分解法制备了SnO_2/Si异质结太阳电池,在光强为100mW/cm~2(AM1.5)的ELH灯照射下,全面积电池的光电转换效率η=10.79％,其有效面积的效率已达到11.99％。氧化锡膜是喷涂一种四氯化锡的混合物到加热的硅衬底上沉积而成的。这种电池的效率在很大程度上取决于硅和氧化锡之间的二氧化硅绝缘层,其最佳厚度为10—20(?)。文中给出了这种电池的温度系数曲线。     

柴油机排气中碳烟微粒的测量和特性

作者使用各种方法,包括悬浮粒子电子分析仪,冷凝核计数仪,快速-容积串联惯性冲击收集器,滤纸称重法对一台分开式燃烧室,自然吸气小轿车用柴油机排气中的碳烟微粒进行测量和分析。对柴油机排气中碳烟微粒进行取样和研究,以确定微粒的数量浓度、表面积浓度、体积浓度、质量浓度及其分布。该柴油机排气中微粒的数量浓度为(5～6)×10~7/cm~3,表面积浓度为1.51m~2/m~3,体积浓度为4.35×10~(-2)cm~3/m~3,质量浓度为47.5mgm~(-3)。碳烟微粒大小按质量区分,90%在1.2μm以下的范围内。本文对实验方法和结果进行了详细讨论。     

Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs太阳电池结特性研究

本文报道了Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs电池正向暗I—V特性,示出暗I—V曲线,I_(01)、I_(02)、A_1、A_2及扩展区少子有效扩散长度等计算值。确定了以复合电流为主要暗电流的电流输运机理。用双指数模型讨论了暗特性和输出特性的关系。获得了开路电压V_(oc)随I_(02)降低而提高,填充因子FF随A_2的降低而增加的实验结果。EB1C扫描照片示出GaAs电池的有源区中存在无数不规则黑区,单束感生电流在这些区域明显减弱。电子探针测出黑区为Fe、Si、Al的杂质团。非火焰原子吸收光谱测出GaAs衬底中含有4×10~(15)cm~(-3)的杂质铁。铁、硅杂质团是影响少子扩散长度和复合电流的主要因素。 通过改进工艺,降低了暗电流,提高了电池性能,V_(oc)(1.01-1.05)超过理论预期值,FF(0.81-0.82)达到理论预期值,转换效率(AM1)达18—19％。     

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。     

有机太阳能电池氧化铟锡电极的结晶性能优化

氧化铟锡(In_2O_3∶Sn)是有机太阳能电池电极的关键材料,但由于In_2O_3∶Sn薄膜结晶所需的高温沉积条件,衬底的性能会降低,影响了太阳能电池的光电性能。本文在传统磁控溅射工艺中引入了一种新的等离子体轰击技术,以提高氧化铟锡(In_2O_3∶Sn)薄膜的室温结晶性能。研究了不同脉冲直流电压下等离子体轰击对In_2O_3∶Sn薄膜光电性能和机械性能的影响。结果表明,当脉冲直流电压(|V_p|)高于|-500 V|(|V_p||-500 V|)时,薄膜的结晶性明显增强。在室温下制备了厚度为135 nm的In_2O_3∶Sn薄膜,其电阻率为4.11×10~(-4)Ωcm,迁移率为42.1 cm~2/Vs,可见光透过率超过80%。与未经等离子体轰击的In_2O_3∶Sn薄膜相比,经等离子体轰击的In_2O_3∶Sn薄膜具有更好的结晶性能和更高的纳米硬度。优化后的In_2O_3∶Sn薄膜可有效提升有机太阳能电池的填充因子和转换效率,该材料还可应用于隔热涂层和气体传感器等节能与环保领域。     

美国光伏技术及其在电力工业中应用的前景

<正> 一、光伏技术现状最近美国联邦光电计划和美国光电工业正在联合组织力量对六种最主要的半导体材料及其合金进行深入的研究。它们是单晶硅(C—Si)、砷化镓(C—GaAs)、非晶硅(a—Si)、多晶硅(P.C—Si)、硒铟铜(P.C—CIS)和鍗化镉(P.C—CdTe)。这些半导体材料可做成三种类型的光电池。即:高效聚光电池(C—Si和C—GaAs)、平板单晶硅电池(C—Si和GaAs薄膜)和平板薄膜电池(a—Si、P.C—CIS、P.C—CdTe和P.C—Si)。这三种类型的光电池的最高光电转换效率见     

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。