Cu2SnS3薄膜的制备及性能研究

采用LBL(layer-by-layer)法制备了Cu2SnS3薄膜.即首先采用电化学方法在SnO2衬底上制备SnS薄膜,然后又在其上用化学沉积法制备CuS薄膜,最后进行退火处理得到厚度约为960 nm的Cu2SnS3薄膜.探讨了薄膜的制备机理、生长速度、结构和光学特性.制备的薄膜为多晶(Cu2SnS3)72z(三斜或假单斜晶系)结构,其直接光学带隙约为1.05 eV.     

Cu_2ZnSn(S,Se)_4薄膜太阳能电池的研究进展

锌黄锡矿结构的Cu_2Zn Sn(S,Se)_4(CZTSSe)材料,由于具有价格低廉、带隙合适、吸光系数高等优良光电性能,很适合作为新一代无机薄膜太阳能电池的吸光层材料,已受到各国科研人员的高度关注。国内外采用多种沉积薄膜技术来制备CZTSSe吸光层材料,主要包括真空和非真空方法。综述了最近CZTSSe太阳能电池制备技术所取得的一些进展,尤其对采用溶液法制备CZTSSe太阳能电池的发展现状做了重点阐述。展望了CZTSSe太阳能电池的发展趋势。     

利用SiO2颗粒增强薄膜太阳能电池中硅膜对入射可见光的吸收

以正硅酸乙酯(TEOS：Tetraethoxysilane)、氨水、乙醇(EtOH：Ethyl Alcoh01)、去离子水为原料,采用溶胶-凝胶法,在普通玻璃衬底的上表面制备出一层最大粒径在400nm左右的SiO2颗粒,利用这层颗粒对可见光的散射作用,提高Si薄膜对入射可见光的吸收率。在相同的沉积条件下,分别在带有该层颗粒的玻璃和普通玻璃的E表面沉积了同样厚度的Si薄膜,制成两组样品。通过比较这两组样品在可见光波段的漫反射率和透射率以及Si薄膜样品的暗电导和定态光电导,证明该层颗粒增强了Si薄膜对入射可见光的吸收,有一定的实用前景。     

HfO2薄膜折射率非均质性生长特性研究

在加热的BK7基板上,采用电子束蒸发(EB)工艺制备了一系列不同厚度的HfO2单层膜,对HfO2薄膜生长过程中的折射率非均质性进行了研究。光谱分析表明薄膜非均质性与其厚度息息相关。X射线衍射(XRD)测试表明不同非均质性薄膜对应不同的微观结构;薄膜的微观结构主要由薄膜的生长机制决定。当膜厚较薄时,薄膜不易结晶,呈无定形态,此时薄膜呈正非均质性。如果沉积温度足够高,则薄膜达到一定厚度后开始结晶,此后薄膜折射率就会逐渐下降。随着薄膜继续生长,薄膜晶态结构保持恒定不再变化,非均质性也会因此保持不变达到极值。     

基于W-SiO2双金属陶瓷结构的高效率太阳能选择性吸收薄膜的优化和制备

理论优化并成功制备了一种以W-SiO₂双金属陶瓷作为吸收层的太阳能选择性吸收薄膜,同时提高了薄膜在太阳辐射波段的吸收并降低了在红外波段的热辐射。研究了包括金属反射层材料、吸收层金属体积分数等因素对薄膜整体吸收效率的影响。基于对Si和K9玻璃基底上生长的不同金属体积分数的W-SiO₂陶瓷薄膜光学常数的研究,利用磁控溅射方法制备出如下膜系：W （~150 nm） / W-SiO₂ （94 nm, 0.67HVF） / W-SiO₂ （34 nm, 0.27LVF） / SiO₂ （47 nm）。膜系实际测量结果与仿真结果完全吻合,在250～1 500 nm宽光谱波段实现了高达95.3%的吸收率,并且在600 K温度下达到0.124的低热辐射率。该四层膜系结构简单,易于制备,有很强的实际应用前景。     

微等离子法制备原位生长TiO2薄膜电极研究

采用微等离子体氧化法制备用于染料敏化太阳能电池的原位生长TiO2薄膜电极。筛选适合制备较高光电性能原位生长TiO2薄膜电极的电解液,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和交流阻抗谱(EIS)考察电解液类型对所得TiO2薄膜电极的表面形貌、晶相组成和内部阻抗的影响,并利用X射线光电子能谱(XPS)和红外吸收(IR)研究染料敏化剂与TiO2薄膜表面的相互作用。结果表明,以(NH4)2SO4为电解液制备TiO2薄膜的光电性能高于硫酸体系所得TiO2薄膜的光电性能,短路电流、开路电压和光电转换效率分别为49μA/cm2,652mV和0.095%。薄膜主要由大量的金红石和少量的锐钛矿和钛组成,并且以(NH4)2SO4为电解液制备的薄膜中,TiO2含量较高。膜层较厚,约为7.5μm。薄膜的内部阻抗相对较小,有利于染料敏化太阳能电池光电性能的提高。所得TiO2薄膜电极的光电性能较高;cis-Ru(dcbpy)2(NCS)2染料可以吸附在微等离子氧化法制备的TiO2薄膜表面。染料cis-Ru(dcbpy)2(NCS)2敏化后的TiO2薄膜XPS谱中出现了O=C-O基团中的C1s吸收峰,说明染料可以吸附在微等离子氧化法制备的TiO2薄膜表面。在红外光谱中,在1 737nm处出现了一个吸收峰,应为酯键羰基振动所引起的,由此可以推断染料与TiO2表面应以类酯键形式结合。     

WO3/SnO2复合薄膜的制备及光电性能

采用水热法和电化学沉积法,成功制备了包覆有SnO₂纳米颗粒的WO₃纳米棒阵列薄膜,退火处理后形成WO₃/SnO₂异质结复合薄膜。通过改变SnO₂的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD,FESEM对WO₃/SnO₂复合薄膜的物相和形貌进行了分析,通过电化学工作站对WO₃/SnO₂复合薄膜的光电性能进行了研究,结果表明,电沉积时间为120 s时,WO₃/SnO₂复合薄膜具有最小的阻抗,且在0.6 V的偏压下光电流密度为0.46 mA/cm²,相比于单一WO₃纳米棒薄膜,表现出更好的光电化学性能。     

Cu2SnS3薄膜的制备及性能研究

采用LBL(1aYer-by-layer)法制备了Cu2SnS3薄膜。即首先采用电化学方法在SnO2衬底上制备SnS薄膜,然后又在其上用化学沉积法制备CuS薄膜,最后进行退火处理得到厚度约为960nm的CuzSnS3薄膜。探讨了薄膜的制备机理、生长速度、结构和光学特性。制备的薄膜为多晶(Cu2SnS3)72z(三斜或假单斜晶系)结构,其直接光学带隙约为1．05eV。     

SnO2∶Sb薄膜的制备和光致发光性质

用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出SnO2∶Sb薄膜．制备样品为多晶薄膜，具有纯氧化锡的四方金红石结构和(110)择优取向，Sb离子以替位式掺杂的形式存在于SnO2晶格中．室温条件下对样品进行光致发光测量，在392nm附近观测到强的紫外-紫光发射，发射强度随制备功率的增加而增强，且样品退火后发射强度也明显增强．紫外-紫光发射的起源被归于由Sb形成的施主能级和受主能级之间的电子跃迁．     

共沉淀法制备Y2O2SO4:Eu3+荧光粉及其光致发光研究

采用商业Y(NO3)3·6H2O、Eu(NO3)3·6H2O、(NH4)2SO4和NaOH为实验原料,通过共沉淀法制备了Y2O2SO4:Eu3+荧光粉。利用热分析(DTA-TG-DTG)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)光谱等手段对合成的粉体进行了表征。结果表明,当(NH4)2SO4引入到反应体系中时,前驱体具有非晶态结构,且在空气气氛中800℃煅烧2h能转化为单相的Y2O2SO4粉体,该Y2O2SO4粉体呈准球形,粒径范围分布在0.5~1.0μm之间,团聚较严重。PL光谱分析表明,在270nm紫外光激发下,Y2O2SO4:Eu3+荧光粉呈红光发射,主发射峰位于620nm,归属于Eu3+的5D0→7F2跃迁。Eu3+的猝灭浓度是5 mol%,其对应的荧光寿命为1.22 ms。另外,当(NH4)2SO4未引入到反应体系中时,采用类似的方法合成了Y2O3:Eu3+荧光粉,并对Y2O2SO4:Eu3+和Y2O3:Eu3+荧光粉的PL性能进行了比较。     

低温制备柔性染料敏化太阳电池TiO2薄膜电极

采用丝网印刷技术在柔性基底ITO/PET上制备TiO2多孔薄膜,经过低温烧结得到TiO2多孔薄膜电极。以D102染料为敏化剂,KI/I2为电解质,Pt电极为对电极,制成电池后测试了电池的光电性能。结果表明:以乙醇作为分散剂添加到P25粉体中,采用丝网印刷技术制膜,100℃低温烧结可以在柔性基底ITO/PET上制备出表面粗糙度良好、具有一定光电性能的TiO2多孔薄膜电极,用其制作的太阳电池转换效率达1.33%。     

硅薄膜太阳电池的电致发光与Ⅰ-Ⅴ特性研究

研究了薄膜太阳电池电致发光特性,并运用AAA极太阳模拟器测试其I-V特性。采用高灵敏度光谱仪检测薄膜电池电致发光的光谱波长在860 nm之间,讨论其对 应禁带宽度为1.12 eV;运用制冷的CCD相机探测电致发光的EL 图像,分析不同的薄膜电池在相同偏 压80V下电致发光强度与其电性能的内在关系;研究不同偏压35 V\ 55 V\80 V下,电压、电流与薄膜电池的 EL发光强度正相关性;结果分析表明串联电阻太高对电压具有分压作用导致发光光谱强度 减弱,并联电阻 太低具有分流作用电致发光强度减弱,通过电致发光检测和电性能测试相结合可为硅薄膜电 池的工艺改进提供快速、准确的判断依据。     

银基复合透明导电薄膜作为薄膜太阳能电池前电极的研究

提出采用超薄银薄膜和具有陷光结构的薄TCO薄膜组成的复合膜层作为薄膜太阳能电池前电极,有效利用了超薄银膜的高电导性、高透过性,并解决了单银膜无法制作陷光结构以及在产业化生产过程中存在的激光选择性刻划问题。实验采用直流磁控溅射法在9个不同厚度的SnO2：F薄膜导电玻璃上制备方阻为3/,透过率为89%,厚度为10-15nm的超薄银膜构成前电极,并采用相同的工艺制作成单节的非晶硅薄膜太阳能电池组件,结果表明,方阻为80/的SnO2：F薄膜与超薄银膜构成的前电极能获得最佳的非晶硅薄膜太阳能电池输出性能,相比于普通的非晶硅薄膜太阳能电池输出功率提升了4%。     

硅薄膜矩形空芯波导太阳能电池光捕获性能的研究

为提高薄膜电池对光的捕获能力, 将平面硅薄膜电池制 作成矩形空芯波导结构,对其太阳光注入方式、光捕获能力和光-电转换效能进行了理论和 实验探讨。基于 多层膜反射理论和波导反射模型对波导电池光捕获效果的预测表明,波导电池能够将入射光 限制在空芯结 构内多次反射和吸收,具有较平面电池更高的光捕获能力。测定了不同平行光束在不同入射角度 下平面和波导 电池的光捕获功率和光-电转换效能的结果表明,波导电池对入射光功率近似全部捕获,其 光-电功率转换效能 较对应的平面电池有3～5倍的提升。对不同截面尺寸和长度的单结空芯波导电池光捕获率 进行了计算,提 出从电池膜层结构和空芯几何尺寸参数优化硅薄膜矩形空芯波导电池的思路,通过优化有 望实现用小于多结平面电池外形尺寸的单结空芯波导电池达到更好的光捕获效果。     

聚酰亚胺衬底柔性非晶硅薄膜电池集成串联组件的研究

研究了柔性Si基薄膜太阳电池集成串联组件的制备与关键技术。对导电栅线在柔性薄膜太阳电池集成串联组件中的重要性进行了模拟计算,对柔性薄膜太阳电池激光刻蚀进行了理论分析与实验优化,并对柔性Si基薄膜太阳电池集成串联组件进行了设计与研制。在聚酰亚胺(PI)衬底上,通过卷对卷磁控溅射与卷对卷等离子增强化学气相沉积(PECVD)依次沉积复合背反射层Ag/ZnO、Si基薄膜层和透明导电膜层,采用激光刻蚀与丝网印刷工艺相结合实现集成串联,制备了柔性非晶Si(a-Si)薄膜太阳电池集成串联组件。柔性单结集成串联组件有效面积转换效率达到了4.572%(AM0),开路电压Voc=5.065V,填充因子FF=0.552。     

激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层的研究

柔性聚酯膜衬底薄膜电池通过激光刻蚀等工艺形成集成串联,激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层(Ag/ZnO)是其中的重要工艺。首先对聚酰亚胺(PI)、Ag、ZnO材料的光学特性进行了分析,然后采用1 064nm脉冲激光与532nm脉冲激光分别对柔性薄膜太阳电池复合背反射层进行刻蚀研究。通过改变重复频率、激光功率、扫描速度和焦点位置等参数,分析了激光刻蚀物理机制,获得了好的刻蚀效果。结果表明,1 064nm纳秒脉冲激光更适合刻蚀柔性PI衬底复合背反射层Ag/ZnO,在激光功率860mW、刻蚀速度800mm/s和重复频率50kHz下,获得了底部平整、两侧无尖峰的刻线,刻线宽为32μm,满足柔性薄膜太阳电池集成串联组件的制备工艺要求。     

CIGS薄膜太阳能电池结构分析

阐述了影响铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池性能和效率的技术因素,包括CIGS半导体材料的晶体结构、电池的结构组成、衬底材料的选择以及CIGS薄膜的Na掺杂等。分析了多元共蒸发法、硒化法沉积CIGS吸收层以及化学水浴法沉积Cd S缓冲层的具体工艺和特征,介绍了柔性CIGS薄膜太阳能电池的卷对卷技术,最后就CIGS薄膜太阳能电池的研发与商业化生产中遇到的挑战及解决方法进行了分析与归纳。     

ZnO nanorod arrays as an antireflective coating for Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells

A ZnO nanorod antireflective coating has been prepared on Cu(In,Ga)Se₂ thin film solar cells. This coating leads to a decrease of the weighted global reflectance of the solar cells from 8.6 to 3.5%. It boosts the solar cells short‐circuit current up to 5.7% without significant effect on their open‐circuit voltage and fill factor (FF), which is comparable to a conventional optimized single layer MgF₂ antireflective coating. The ZnO nanorod antireflective coating was electrochemically prepared from an aqueous solution at 80°C. The antireflective capability of ZnO nanorod arrays (ZNAs) may be further improved by optimization of growth conditions and their geometry. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Synthesis and electromagnetic transport of large-area 2D WTe2 thin film

Tungsten telluride thin films were successfully prepared on monocrystal sapphire substrates by using atomic layer deposition and chemical vapor deposition technology, and the effects of different tellurization temperatures on the properties of tungsten telluride films were investigated. The growth rate, crystal structure and composition of the film samples were characterized and analyzed by using scanning electron microscope, Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. The results showed that tungsten telluride thin films with good crystal orientation in (001) were obtained at telluride temperature of 550 °C. When the telluride temperature reached 570 °C, the tungsten telluride began to decompose and unsaturated magnetoresistance was found.     

高效太阳电池硅衬底特性对原子层沉积Al2O3薄膜钝化性能的影响

Atom layer deposition （ALD）-Al2O3 thin films are considered effective passivation layers for p-type silicon surfaces. A lower surface recombination rate was obtained through optimizing the deposition parameters. The effects of some of the basic substrate characteristics including material type, bulk resistivity and surface morphology on the passivation performance of ALD-Al2O3 are evaluated in this paper. Surface recombination velocities of 7.8 cm/s and 6.5 cm/s were obtained for p-type and n-type wafers without emitters, respectively. Substrates with bulk resistivity ranging from 1.5 to 4 Ω · cm were all great for such passivation films, and a higher implied Voc of 660 mV on the 3 Ω · cm substrate was achieved. A minority carrier lifetime （MCL） of nearly 10 μs higher was obtained for cells with a polished back surface compared to those with a textured surface, which indicates the necessity of the polishing process for high-efficiency solar cells. For n-type semi-finished solar cells, a lower effective front surface recombination velocity of 31.8 cm/s was acquired, implying the great potential of （ALD）-Al2O3 thin films for high-efficiency n-type solar cells.