a-Si∶H叠层薄膜太阳电池的最佳设计的计算机模拟

为了更好地利用太阳光谱,提高电池效率,可以在单结电池最佳设计的基础上采用叠层技术.本文对a-Si∶H叠层薄膜太阳电池进行了计算机模拟, 提出各层电池的禁带宽度最佳匹配以及各层电池本征层的最佳厚度的设计方案.计算表明,当单结电池效率为12.09%时,三叠层电池的效率增加至16.93%,但进一步增加电池的层数,电池效率的增加变得缓慢.另外,禁带宽度对本征层最佳厚度也有一定的依赖关系.禁带宽度越大,本征层最佳厚度也越大.     

非晶硅/非晶硅锗叠层电池器件结构优化与制备工艺研究

非晶硅/非晶硅锗叠层电池制备中非晶硅锗子电池本征层采用"喇叭口"结构。通过优化各层掺杂浓度,实现叠层电池光学带隙从1.95~1.5 eV之间的梯次平滑过渡(其中P层窗口层带隙1.95 eV,a-Si∶H1.7eV,a-SiGe∶H1.5eV)。探讨了NP隧穿结对叠层电池开路电压(Voc)和填充因子(FF)的影响,制备出FF为0.739的a-Si∶H/a-Si Ge∶H叠层电池。调整叠层电池中子电池本征层厚度,制备出效率为9.06%的a-Si∶H/a-SiGe∶H叠层电池(未加减反射层)。     

微晶硅同质结薄膜太阳电池的数值模拟分析

采用太阳电池电容模拟软件(简称SCAPS)对p-i-n结构的微晶硅同质结薄膜太阳电池进行了数值模拟。研究了本征层的厚度和缺陷态浓度及窗口层的厚度等参数对电池性能的影响。得到的主要结论如下:(1)随着本征层缺陷态浓度Nt的增加,电池的各性能参数均单调下降。(2)随着本征层厚度的增加,长波段的光谱响应逐渐改善,但该层过厚则导致中波段的光谱响应急剧下降,在Nt=1.0×1016/cm3的条件下,本征层厚度在1.5～2.0μm范围内电池效率均可达到7.0%以上。(3)p型窗口层的厚度对短波段的光谱响应及短路电流密度JSC有较大影响。     

隧穿结对具有中间层的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响

为了改善非晶硅/微晶硅叠层电池的载流子输运效果,将隧穿结引入到具有中间层结构的叠层电池中,研究了隧穿结的结构、掺杂浓度、厚度等条件对叠层电池性能的影响.实验结果表明,叠层电池中引入隧穿结构成“隧穿结-中间层”结构,可以进一步改善电池性能,经过结构和参数优化的隧穿结可以提高子电池的电流密度匹配度,提升叠层电池转换效率.加...     

基于金属网的叠层染料敏化太阳能电池

本文提出了一种新型染料敏化太阳能电池的叠层结构设计, 其中光阳极由导电玻璃上的第一层TiO₂纳米薄膜和不锈钢网上的第二层TiO₂纳米薄膜组成, 不同染料间的负反应相比混染共敏方式少. 此结构中引入的金属网, 减少了导电玻璃的使用片数, 从而减少入射光的损失; 同时也解决了两层不同TiO₂薄膜间的电连接性问题, 并提高电子传输和收集效率. 此叠层电池的光电转换效率达1.96%, 短路电流为8.4mA/cm², 相比相同电池厚度的单层电池, 效率提高约62%. 通过阻抗谱分析了叠层电池内部的电子传输, 给出叠层电池的等效电路图. 此外, 还发现电池厚度的增加及电子在不锈钢网表面的复合对光电性能有显著影响.     

钙钛矿叠层太阳电池中电荷传输材料的研究进展（英文）

开发钙钛矿叠层太阳电池是一种可以突破单结太阳电池Shockley-Queisser极限的光伏技术.令人鼓舞的是,所有钙钛矿叠层器件,包括钙钛矿/硅、钙钛矿/钙钛矿、钙钛矿/铜铟镓硒和钙钛矿/有机叠层电池,都表现出比相应单结太阳电池更高的效率,显示出巨大的进一步突破的潜力.在叠层器件中,电荷传输材料是钙钛矿子电池的重要组成部分,它直接决定了器件的电荷传输和能量损失.一般来说,高导电性和透光性、良好的能级和化学稳定性是电荷传输材料叠层应用的关键.迄今为止,导电金属氧化物、有机分子、聚合物、富勒烯、自组装材料等各种电荷传输材料已被广泛应用于高效叠层电池.在本文中,我们首先总结了不同类型钙钛矿叠层电池的电荷传输材料的最新进展,详细讨论了材料的电学和光学性质及其对器件性能的影响.在此基础上,我们提出了叠层电池中电荷传输材料进一步发展所面临的挑战和展望.本综述将为不同钙钛矿叠层太阳电池的器件设计提供有效指导.     

宽带隙钙钛矿基二端叠层太阳电池复合层的研究进展

单结太阳电池的能量转换效率从根本上受限于Shockley-Queisser(S-Q)理论极限,二端叠层结构可同时解决单结器件中面临的光谱失配和热弛豫能量损耗问题,是突破S-Q极限最有前途的实用技术。二端叠层太阳电池中的复合层作为中间层的重要组分,为来自两侧的电子和空穴提供复合位点,避免了电荷堆积造成的开路电压损失并促进了电流流通,是实现高性能叠层器件的关键因素之一。理想的复合层应具有较高电导率以提高电荷复合速率、高光学透过率以保证后结子电池的有效光吸收、良好的化学稳定性以降低溶剂对子电池的溶解伤害以及较低的制备成本以推动叠层电池的商业化生产进程。目前已有多种材料被应用于二端叠层太阳电池中,如薄金属、透明导电氧化物、导电聚合物、氧化石墨烯等,在钙钛矿-钙钛矿、钙钛矿-有机、钙钛矿-晶硅叠层器件中发挥了重要作用。本文归纳了不同类型叠层太阳电池复合层的研究进展,系统介绍了复合层的种类、设计原则、制备工艺等,对比其优缺点并提出了复合层目前存在的问题和面临的挑战,为制备高效叠层电池提供了有益参考。     

有机薄膜太阳能电池的转换效率提高至6．1％

韩国光州科学技术学院（GIST）的研究人员宣布，将单结有机薄膜太阳能电池的单元转换效率提高到了6．1％。该转换效率还获得了太阳能电池验证机关之一的美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory，NREL）的认证。     

EBD法制备ZnIn_2Te_4薄膜的性质与XPS研究

用电子束加热沉积法（EBD）制备了厚度420um的ZnIn2ZTe4薄膜。研究了最佳成膜工艺条件和性能，用电子能谱（XPS）分析了ZuIn2Te4薄膜的组成、结构和状态；典型ZnIn2Te4膜最佳参数为：电阻率ρ为3．2×10－1Ω·cm，Hall迁移率是79cm2V－1s－1，载流子浓度是1．58×1017cm－3，禁带宽度（Eg）是2．33eV；探讨了ZuIn2Te4膜导电机理，制作了ZuIn2Te4－Si太阳能电池。     

pH值对CBD-CdS薄膜性能的影响

重点考察了化学水浴沉积法(CBD)制备CdS多晶薄膜时pH值对薄膜质量的影响规律.分别采用SEM、XRD、UV光谱仪和台阶仪研究了薄膜的表面形貌、晶体结构、透过率和厚度特征.研究表明,当pH值在8.43～10.09间变化时,薄膜为立方晶型,随着pH值的降低,晶粒出现择优生长,薄膜透过率逐渐升高,吸收边蓝移,禁带宽度增大.当pH值为8.43时得到的薄膜光学禁带宽度为2.44eV,接近其本征值.     

氢气与Cu中间层对GZO薄膜光电性能的影响

采用磁控溅射方法, 在H₂/Ar混合气氛下制备了GZO薄膜和在Ar气氛下制备了GZO/Cu/GZO多层结构薄膜, 分别研究了H2流量和Cu层厚度对薄膜透明导电性能的影响。在此基础上, 在H₂/Ar混合气氛下制备了GZO/Cu/GZO多层结构薄膜, 对Cu层厚度对其性能的影响进行了研究。结果表明, 沉积气氛中引入H₂能有效降低GZO薄膜的电阻率而提高其透光率, 在H₂流量为20 sccm时GZO薄膜具有最佳性能。随着Cu厚度的增加, GZO/Cu/GZO多层结构薄膜的电阻率和平均透过率显著下降。在H₂/Ar混合气氛下制备的氢化GZO/Cu/GZO多层结构薄膜的电阻率普遍低于Ar气氛下制备的GZO/Cu/GZO多层结构薄膜, 但其透光率却随Cu层厚度的增加而显著降低。另外, 薄膜的禁带宽度随H₂流量的增加而增加, 随Cu层厚度的增加而减小。     

高效率双结钙钛矿叠层太阳能电池研究进展

以钙钛矿电池为顶电池的叠层太阳电池发展迅速,成为太阳能光伏领域的研究热点之一。随着电池结构和制备工艺的优化,叠层电池的光电转换效率快速提升,单片钙钛矿/晶硅叠层电池的效率已达到31.3%。本综述对近年来以宽带隙钙钛矿电池作为顶子电池、晶体硅电池及其他新型中窄带隙电池(钙钛矿电池、有机电池、铜铟镓硒(CIGS)电池)作为底子电池的叠层电池的研究进展进行了系统梳理,总结了叠层电池的顶电池、中间互联层和底电池的材料、结构及光电性能等方面的关键技术及难点,希望能够为进一步提升叠层电池效率提供一些思路。并对未来低成本高效叠层太阳能电池的光学和电学优化需求做出了分析与展望。     

非晶硅叠层太阳能电池的现状与发展方向

对非晶硅叠层太阳能电池的现状及发展动态进行了经述。分析了目前阻碍非晶硅太阳能电池进一步发展和应用的制约因素，提取了非晶硅叠层太阳能电池是今后进一步开发非晶硅太阳能电池的重要方向。介绍了美国Ｓｏｌａｒｅｘ公司的４平方英尺和８平方英尺叠层非晶硅太阳能电池的生产线及其工艺，并就低成本大批量生产具有较高稳定性的叠层太阳能电池的关键技术如选择和制备优质底电池的ｉ层材料，提高生产率等进行了讨论。     

溅射制备CdS薄膜及其在CdTe电池中的应用

采用射频磁控溅射方法分别在石英玻璃和TCO玻璃上制备了不同厚度的CdS薄膜,研究了CdS薄膜厚度对薄膜结构和光学性质的影响。在不同厚度的CdS/TCO衬底上,进一步制备成CdTe薄膜太阳电池。结果表明,CdS薄膜厚度的增加有利于薄膜的生长与结晶;110nm的薄膜具有禁带宽度为2.41eV的最大值;测试电池性能,得到CdS厚度为110nm的电池具有11.42%的最高转换效率。     

新型铜硫系薄膜太阳能电池材料制备的研究进展

薄膜太阳能电池提供了低成本、大面积的无碳发电应用前景，迅猛发展的纳米科技为高转换效率薄膜太阳能电池的低成本制造提供了新途径。新型铜硫系半导体Cu。ZnSnS4（CZTS）薄膜材料具有禁带宽度与太阳辐射匹配性好、光吸收系数大、元素丰度大、价格便宜、无毒等优点，因此将成为最具发展前景的薄膜太阳能电池材料。讨论与分析了CZT...     

CIGS叠层太阳能电池的中间层及稳定性的研究进展

叠层太阳能电池的问世开创了廉价、大面积、高效率太阳能电池制造与应用的新时代,当前研究最深入、应用最广泛的叠层电池主要有非晶硅/微晶硅(α-Si∶H/mc-Si∶H)的硅基叠层电池以及GaInP/GaAs为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物叠层电池,但是这两类叠层电池在长期光照下性能会发生衰退,影响电池的实际应用。因此人们为制造高稳定性和良好匹配度的叠层电池进行了不懈的努力,包括改进电池制造工艺和开发新材料体系的叠层电池等。铜铟镓硒(CIGS)是一种光吸收系数很高的材料且具有优异的光电性能,但CIGS叠层太阳能电池在光电转换过程中的衰减特别快,稳定性较差,远远达不到其理论效率;另外,CIGS硒化物的黄铜矿结构难以控制,导致其电学性能较差。将CIGS与Si电池叠加起来形成叠层电池,两者性能互补,既可提高CIGS材料的电导率,又可以拓宽Si电池的太阳光吸收波长范围。本文归纳了CIGS叠层太阳能电池器件的研究进展,并总结了各种叠层电池的中间结合层AZO(ZnO∶Al)、FTO(SnO_2∶F)、ITO(In_2O_3∶Sn)等的结构以及光电性能等方面的特点,从中间层、结构以及温度控制等方面论述了影响CIGS叠层太阳能电池稳定性的因素,分析了CIGS叠层太阳能电池面临的问题并展望了其前景,以期为制备稳定和高效率的新型CIGS叠层太阳能电池提供参考。     

影响硫化镉/碲化镉性能的关键制备技术探讨

CdTe多晶薄膜具有接近理想光谱响应状态的禁带宽度(1.45eV)和高达10-5cm-1的光吸收系数,是较具前途的光伏材料,而CdTe薄膜太阳能电池由于具有低的制造成本和高的转换效率,使其成为最具发展前途的薄膜太阳能电池。CdS和CdTe膜层的质量对CdTe薄膜太阳能电池的性能有很大影响,如何完善CdS和CdTe的制备技术,获得高质量的膜层,引起了广泛关注。笔者综述了影响CdS和CdTe质量的关键制备因素,提出了一些新的制备方法。     

共蒸发制备GaSb多晶薄膜的研究

GaSb的禁带宽度为0.72eV,是热光伏电池的理想材料。采用共蒸发的方法,在普通玻璃衬底上生长GaSb多晶薄膜。通过XRD谱、Hall及透射反射谱测试,研究了Ga、Sb源的蒸发温度、衬底温度以及薄膜厚度对薄膜的结构特性和光电特性的影响。研究表明,随衬底温度的升高、薄膜厚度的增加,晶粒尺寸逐渐增大;随衬底温度的升高、Ga源温度的降低以及厚度的增加,迁移率逐渐上升,迁移率最高可达172cm2/(V.s);随衬底温度的降低、Ga源温度的提高以及厚度的增加,载流子浓度逐渐增加。     

磁控溅射制备Cu2ZnSnS4薄膜的研究进展

Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜由于其合适的禁带宽度、高的光吸收系数以及组分无毒、储量丰富等特性,被视为薄膜太阳能电池最佳的吸收层材料之一。磁控溅射是制备CZTS薄膜的主要方法之一,因为其制备过程相对简单且可以产业化,一直是太阳能电池领域的研究热点。从磁控溅射制备CZTS薄膜的3种路径出发,综述了近年来各种路径在制备CZTS薄膜方面的研究进展,比较了3种路径的优缺点,同时对磁控溅射制备CZTS薄膜的发展前景进行了展望。     

掺杂对氧化钛薄膜光学性能的影响

采用电子束蒸发法制备掺杂铈的TiO2薄膜,研究掺杂铈对TiO2薄膜的折射率、透射率和禁带宽度的影响.实验发现适量掺杂CeO2会提高薄膜的折射率;并使氧化钛薄膜的禁带宽度Eg从3.27eV减小到2.51eV,从而使光本征吸收边从380nm红移到495nm,大大提高了对太阳光的利用能力.