减薄晶体硅太阳电池给薄膜太阳电池的启示(下)

二减薄电池的发展1 厚度减薄问题的提出减薄材料厚度除成本优势外,还会带来什么好处以及相应难点?事实上减薄厚度有利于增强PN结电池内光生载流子的收集.美国RCA的David Redfield等[3,4]于1974年首先对晶硅太阳电池的厚度提出“疑议”,明确提出减少晶硅太阳电池吸收层材料厚度的好处以及相应因厚度减薄而使光吸收不足的解决办法.     

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。     

薄膜太阳电池胜算几何?

在光伏产业中,晶硅太阳电池一向是主流,但晶硅太阳电池原材料的紧缺以及成本的居高不下加速了薄膜太阳电池的产业化进程,国内薄膜太阳电池生产投资规模从去年以来骤然升温,新入市的企业无疑希望在这新一轮博弈获取丰厚的利润.然而,薄膜太阳电池是否能够再现晶硅太阳电池的繁荣胜景? 未来胜算到底几何呢?     

产业化晶硅太阳电池串联电阻研究

详细研究了产业化晶硅太阳电池生产中,电池正面电极体电阻、发射极横向电阻,以及正面电极与发射极结区金/半接触电阻对晶硅太阳电池串联电阻的具体影响。通过实验,文章给出了一种既经济又能有效降低电池串联电阻、提升晶硅太阳电池光电转换效率的优化方法。     

薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF—PECVD)技术制备非晶硅顶电池，采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF—PECVD)技术制备微晶硅底电池，初步优化研究了薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池顶电池与底电池的本征吸收层厚度匹配与电池电流匹配，以及氧化锌／金属复合背反射电极对电池的作用。研制出了面积为1．0cm^2效率达9．83％的薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池。     

硅基薄膜太阳电池(一)

概述了硅基薄膜太阳电池所涉及的关键材料及其结构、电学和光学特性,同时结合高效率电池发展的趋势,对多结硅基薄膜太阳电池的结构设计、子电池带隙选择和影响其效率的隧穿结和陷光等方面进行了深入阐述,拟为获得高效率的硅基薄膜多结电池提供一定的技术资料.     

晶硅太阳电池缺陷分析

介绍了晶硅太阳电池的电致发光(EL)效应和EL缺陷测试仪的工作原理,基于此总结了晶硅太阳电池的工艺缺陷类型并分析其来源,同时通过EL图像进行表征。通过概括不同EL图像的特点,分别对应缺陷类型进行了分析、讨论和总结,揭示了EL图像和晶硅电池缺陷之间的关系,从而有效地反馈生产过程中产生的缺陷类型,有利于生产工艺的改进和经济效益的提升。     

多晶硅薄膜太阳电池

对已经取得较普遍应用的Si体太阳电池来说，开发新技术以降低电池的制造成本是目前该领域最重要的努力方向之一。尽管通过优化制造工艺可以在一定程度上进一进降低单晶Si和多晶Si体太阳电池的成本，但要进一大幅度地降低Si太阳电池的成本似乎是只能依赖于新一代的多晶Si薄膜电池。多晶Si薄膜电池因其转换效率高、寿命长和工艺简化等优点而极具潜力。本文从材料制备、材料性能和有关工艺等方面对多晶Si薄膜太阳电池的发展现状作了介绍。     

超薄晶体硅太阳电池关键工艺及产业化研究

随着硅片切割技术的不断发展,越来越薄的晶体硅太阳电池成为降低太阳电池生产成本的重要途径之一.本文主要通过理论及实验方法对超薄晶体硅太阳电池制备的关键技术及产业化进行研究.本实验采用目前主流厚度为190μm、大小为125x125mm2的p型Cz单晶硅片为衬底,通过20％的NaOH溶液在不同时间下分别减薄,得到不同厚度(180μm、155μm、130μm、105μm和80μm)的硅片,然后分别采用常规工艺、背面局域接触电池制备工艺制备出不同厚度的电池.通过表征它们的反射率、I-V等性能,评价各种制备工艺的优劣,并提出产业化思路,为超薄晶体硅太阳电池产业化发展提供方案.     

非晶硅薄膜太阳电池的研究进展及发展方向

介绍了非晶硅薄膜太阳电池的最新研究进展,微纳光学结构和金属表面等离子体特性引入到非晶硅薄膜太阳电池可大大降低薄膜厚度和提高光电转换效率。叠层串联的非晶硅太阳电池及非晶硅和多晶硅、单晶硅组成的异质结结构可增加宽带太阳光谱吸收范围,提高光电转换效率,是非晶硅薄膜电池的发展方向。     

光栅结构钙钛矿/晶硅叠层太阳电池光学特性模拟

作为新一代高效太阳电池,叠层太阳电池虽然效率较高,但仍存在不合理的结构设计,导致了较高的光损失。文章以具有光栅结构的钙钛矿/晶硅叠层太阳电池为模型,使用FDTD solutions软件分别对影响电池性能的子电池厚度、顶电池光栅尺寸以及中间层厚度等参数进行了模拟优化。模拟结果显示:合适的子电池厚度、光栅结构和中间层厚度,能最大化地提升叠层太阳电池的性能;其中,有光栅结构的叠层太阳电池的短路电流密度提升了20%。这一结果为进一步在实验室制备钙钛矿/晶硅叠层电池提供了参考。     

用于晶硅异质结太阳电池的透明导电薄膜研究进展

提升晶硅异质结（HJT）太阳电池的电流有望进一步提高电池效率,透明导电氧化物薄膜（TCO）是影响HJT太阳电池电流的重要功能层。该文首先介绍了TCO薄膜的自身特性,包括掺杂元素和掺杂比例、制备技术对薄膜特性的影响。同时总结了薄膜特性对HJT太阳电池性能的影响。最后阐述了TCO薄膜应用的最新进展及发展趋势,增加盖帽层或多层TCO薄膜有望改善薄膜整体特性及电池性能。以期指导TCO薄膜特性的优化,从而进一步提高HJT太阳电池效率,加快HJT太阳电池产业化进程。     

基于溅射后腐蚀ZnO的单结微晶硅太阳电池中的陷光研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,研究衬底表面形貌和电学特性的变化对微晶硅单结太阳电池性能的影响。通过对不同腐蚀时间溅射ZnO∶Al衬底及基于此的微晶硅单结电池进行研究发现:衬底表面横纵特征尺寸可通过腐蚀时间进行有效调控,光电性能的权衡使其存在最优化衬底腐蚀时间,从而使微晶硅单结电池达到最大光吸收和高电学性能。对衬底陷光结构和电池工艺进一步调整,获得初始效率达10.01%的单结微晶硅薄膜太阳电池,将其应用到非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层电池中,电池效率可达14.51%。     

薄膜太阳电池系列讲座(1) 减薄晶体硅太阳电池给薄膜太阳电池的启示(上)

近年来世界光伏产业飞速发展,薄膜太阳电池作为太阳电池家族的重要成员也得到快速发展。为进一步推动薄膜太阳电池的发展与应用,科学普及非常必要。南开大学光电子薄膜器件与技术研究所、南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室、光电信息技术科学教育部重点实验室是我国薄膜太阳电池领域知名的研究机构,本刊特邀在这些机构工作的张晓丹、熊绍珍、赵颖等专家就薄膜太阳电池进行系列科普讲座,在上半月刊的"科普苑"栏目刊登,以飨读者。     

纳米硅薄膜及纳米硅薄膜太阳电池

综述了纳米硅薄膜及纳米硅薄膜太阳电池的制备方法、结构特性、光电特性等，显示出其有重要的应用前景。迄今为止，最好的纳米晶硅薄膜太阳电池的光电转换效率已达8．7％。     

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.     

硅基薄膜太阳电池的生产工艺及设备

介绍了国内外薄膜太阳电池工业化生产的现状,分析了瑞士欧瑞康（Oerlikon）太阳电池公司的硅基薄膜太阳电池模块生产工艺和设备,总结等离子增强化学气相沉积的物理化学过程。通过非晶硅／微晶硅叠层太阳电池的SEM图和Ｉ-Ｖ特性,揭示出叠层太阳电池实现高效、高稳定、低成本的原因;并归纳出硅基薄膜太阳电池性能的研究热点及提高转换效率的核心技术。     

薄膜太阳电池市场发展评析

一背景 CdTe（碲化镉）、a—Si／μ—Si（非晶硅／微晶硅）和CIS（铜铟硒）太阳电池是进入市场的三种薄膜太阳电池。在2009年国际光伏市场调查中，1999—2008年各种薄膜太阳电池的市场份额和产量如表1所示。     

染料敏化太阳电池中电子传输性能

通过检测染料敏化TiO2纳米晶太阳电池中TiO2膜厚度和入射光的强度对电池光电转换性能的影响来研究电池中电子的传输性能。结果表明：TiO2膜厚度和入射光强度对电池性能有很大的影响。当TiO2膜厚度增大时，电池的短路电流(Isc)加大，而填充因子(ff)下降，开路电压(Voc)先上升后下降，电池的单色光光电转化效率(IPCE)增大；当光强度加大时，电池的短路电流和开路电压均增加，但是电池的填充因子降低。并用UV-Vis等手段表征了染料RuL2(SCN)2。     

硅基薄膜太阳电池(九)

三单结硅基薄膜太阳电池的结构和工作原理1硅基薄膜太阳电池结构在常规的单晶和多晶太阳电池中,通常用p-n结结构。但对于硅基薄膜电池,所用的材料通常是非晶和微晶材料,由于非晶硅内存在大量尾态和悬挂键等缺陷态,载流子的迁移率很低,扩散系数也很低。如果采用通常的p-n结的电池结构,光生载流子在n型和p型中性掺杂区的扩散运动非常小,将直接影响短路电流。此外,由于非晶硅p-n结耗尽层内也存在着大量的缺陷态,会导致势垒区内光生载流子的大量复合。为此,硅基薄膜电池