a-Si/CIS叠层太阳能电池的光诱导性能衰退和稳定性分析

基于pin结构a Si∶H太阳能电池中的空间电荷效应 ,讨论a Si/CIS叠层太阳能电池的稳定性。结果表明 ,光生空穴俘获造成的a Si∶H中正空间电荷密度增加改变了电池内部的电场分布 ,普遍抬高a Si∶H薄膜中电场强度。在光照射下 ,空间电荷效应不会给a Si/CIS叠层结构中的a Si∶H薄膜带来准中性区 (低场“死层”) ,因而没有发生a Si/CIS叠层太阳能电池顶电池 (p i na Si∶H)的光诱导性能衰退 ,a Si/CIS叠层结构太阳能电池具有较高的光稳定性。     

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。     

a—Si／CIS叠层太阳能电池的光诱导性能衰退和稳定性分析

基于pin结构a-Si:H太阳能电池中的空间电荷效应，讨论a-Si/CIS叠层太阳能电池的稳定性。结果表明，光生空穴俘获造成的a-Si:H中正空间电荷密度增加改变了电池内部的电场分布，普遍抬高a-Si:H薄膜中电场强度。在光照射下，空间电荷效应不会给a-Si/CIS叠层结构中的a-Si:H薄膜带来准中性区（低场“死层”），因而没有发生a-Si/CIS叠层太阳能电池顶电池（p-i-n a-Si:H)的光诱导性能衰退，a-Si/CIS叠层结构太阳能电池具有较高的光稳定性。     

Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的研究进展

硅有机/无机杂化太阳能电池结合了硅材料载流子迁移率高的优势,以及有机物的材料易合成、光电特性可调的特点,具有制备工艺简单、成本低以及柔性等适合未来应用发展的潜力特征。在介绍硅基杂化太阳能电池的基本结构和工作原理的基础上,从硅基材料的优化、有机导电聚合物PEDOT∶PSS改性、硅与PEDOT∶PSS界面修饰和结构优化,以及杂化太阳能电池的稳定性4个方面概况了近期的研究进展,重点针对Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池结构优化及性能改进方面的最新研究热点,分析了当前硅基杂化电池发展的问题,指出了Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池的发展方向。     

SiGe∶H薄膜太阳能电池研究进展

针对氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜太阳能电池在发展过程中所面临的问题,阐述了氢化硅锗(SiGe∶H)薄膜在太阳能电池制备方面的优越性及其最新研究进展,总结了提高SiGe∶H薄膜太阳能电池效率的几种方法,着重介绍了叠层太阳能电池内部运行机理,分析了影响叠层太阳能电池转换效率的因素,最后对SiGe∶H薄膜材料在太阳能电池领域的应用前景以及一些亟待解决的问题进行了展望。     

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)。     

Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池研究进展

以有机材料作为空穴传输层的Si/有机杂化太阳能电池由于其器件结构与制备工艺的不断优化,在短期内实现了理论探究与合成应用的快速增长。但有机材料具有的导电性低和复合界面间稳定性差等缺点,严重影响了复合器件的光电转化效率和使用寿命,阻碍了异质结太阳能电池的技术发展与市场应用。在Si/有机杂化太阳能电池领域,聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)是目前为止效果最佳的有机半导体。PEDOT∶PSS具有高导电性和高透过率等特点,使其成为一种理想的有机空穴传输层材料,并在异质结太阳能电池技术发展和工业应用中脱颖而出。利用PEDOT∶PSS的高导电性能可实现空穴的有效传输,其较高的透过性降低了P-N结生成过程中的寄生吸收,并且在制备中免去了传统硅基太阳能电池所需的高温环节,有效地降低了实际生产成本。近五年来,为降低PEDOT∶PSS中绝缘的PSS对电子传输和表面复合性的影响,大量学者进行了掺杂改性和界面设计的研究工作,有效降低了绝缘性PSS带来的影响,充分发挥了PEDOT高透性和高导电率的优势,优化表面陷光性和器件稳定性,实现了光电转化效率从5.09%至17.4%的大幅度跳跃。本文从Si/PEDOT∶PSS异质结太阳能电池的结构与工作原理出发,重点介绍了Si材料和PEDOT∶PSS有机物的表面修饰、PEDOT∶PSS的掺杂改性、界面氧化层改性和对嵌入式微电网电极改造手段及它们对整体器件性能提升的影响等工作,归纳并分析了Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池的最新研究进展,展望了太阳能电池的技术研发和理论研究,对未来Si/PEDOT∶PSS异质结太阳能电池的实验室技术研发与工业化生产应用具有一定参考意义。     

铜铟镓硒太阳能电池性能提升方法

铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池具有转换效率高、生产成本低、不衰退和污染小等优点,是很有前景的新型薄膜太阳能电池,其实验室测试光电转换效率已达23.35％.探究CIGS的光电转化机制和器件性能的提升方法对推动光伏产业的发展具有重要意义.本文综合分析了CIGS的发展历程、原理、结构和提升其性能的主要技术途径.重点介绍了:(1)NaF?PDT、KF?PDT、RbF?PDT和Cs?PDT等多种碱金属的后沉积处理技术的发展;(2)采用Zn(O,S)、ZnS、(Zn,Mg)O等无镉缓冲层材料替代CdS缓冲层进行缓冲层结构优化;(3)利用双层或三层Mo背电极来解决Mo表面缺陷问题;(4)在氧化锌中掺杂其他元素(如用铝、氯或硼代替锌的阳离子掺杂)来提高导电性,进而优化窗口层.进而分析了CIGS太阳能电池的光电转化机制和影响因素,以及基于理论优化工艺技术路线方法.最后,讨论了CIGS薄膜太阳能电池相关技术的发展趋势.     

CIS(CIGS)薄膜材料的研究进展

以CIS(CIGS)作为吸收层的太阳能电池因其诸多优异性能而成为最具潜力的第三代太阳能电池.首先介绍了CIS(CIGS)薄膜的性能与掺杂对电池的影响,讨论了多种薄膜沉积技术及其优缺点,重点介绍了几种低成本制备技术及其影响因素,最后阐述了CIS(CIGS)薄膜电池的发展情况,并展望了CIS(CIGS)电池的发展趋势.     

真空快速退火对CIGS太阳能电池性能的影响

采用溅射后硒化法制备CIGS电池吸收层, 并在此基础上制备具有glass/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ni-Al结构的CIGS电池。实验研究了真空退火对电池性能的影响。通过优化退火条件, 电池光电转换效率从4.91%提高到14.01%。进一步研究发现, 退火有助于改善部分单层薄膜的性能, 但是其对电池性能的提升主要来自来于: 1) 退火促使Cd²⁺扩散进入CIGS表面取代V_Cu, 钝化浅能级缺陷的同时形成n-CIGS, 使p-n结进入CIGS层内部, 从而大幅减少了界面复合中心; 2) 退火使得CIGS表面吸附的H₂O分子脱附, 提高了CIGS电学和带隙均匀性, 从而改善电池的均匀性, 电池性能得到全面提升。     

硅异质结太阳能电池用透明导电氧化物薄膜的研究现状及发展趋势

硅异质结(SHJ)太阳能电池是目前光伏产业中的重要组成部分,其由于具有高开路电压(V_oc)等优点而引起了广泛的关注。在硅异质结太阳能电池中,透明导电氧化物(TCO)薄膜层的光学性能和电学性能分别影响着电池的短路电流(J_sc)、填充因子(FF),进而影响电池的转换效率。近年来,SHJ电池中TCO层的研究主要集中于掺杂的In₂O₃和ZnO体系。本文从硅异质结太阳能电池的不同结构出发,概述了TCO薄膜的光电性能(透过率、禁带宽度、方块电阻、载流子浓度、迁移率和功函数)以及与相邻层的接触对电池性能的影响,介绍了不同体系的透明导电氧化物薄膜在硅异质结太阳能电池中的应用及研究现状,并展望其未来的发展趋势。     

透明太阳能电池的研究进展

随着全球变暖和能源问题的日益显著，各国开始大力发展光伏产业。太阳能电池被广泛应用在建筑屋顶、幕墙以及太阳能电站。透明太阳能电池集可见光透光性和发电性能于一身，为太阳能电池开辟了新的应用领域，如建筑窗户、交通工具、农业大棚以及电子设备等。理想的透明太阳能电池应该像普通玻璃一样具有较高的透过率、显色指数以及长期稳定性，并且具有较高的光电转化效率。目前，透明太阳能电池的研究还处于初始阶段，面临的主要挑战在于其光电转化效率和可见光透过率不能满足应用场所的需求，这是制约透明太阳能电池进一步发展的主要原因。透明太阳能电池的制备主要通过三种途径实现。一是牺牲光电转化效率提高电池的透过率。对于传统的太阳能电池材料(c-Si、CdTe、CIGS等)，透过率和光电转化效率是相互对立的，光电转化效率随着透过率的增加而减小，可根据实际需求平衡光电转化效率和透过率之间的关系。二是寻求吸收紫外/近红外光(UV/NIR)的材料进行发电。理论上，吸收UV/NIR的单结透明太阳能电池在可见光透过率100%时，极限光电转化效率可达20.6%，然而由于材料以及技术方面的限制，实际制备的透明太阳能电池效率远低于理论值。三是利...     

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综述。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 ,提出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     

日太阳能电池模块实现了15．9％的光电转换效率

日本产业技术综合研究所（产综研）利用CIGS（Cu—In—Ga-Se）型太阳能电池的量产型子模块,实现了15．9％的光电转换效率。此次开发出了可大面积均匀制造高质量CIGS光吸收层薄膜的技术。另外,还开发出了利用光吸收层特性的集成化技术。使得采用10cm见方玻璃底板的子模块的转换效率超过了15％。该子模块与市售的CIGS型太阳能电池模块结构相同。     

CZTS薄膜太阳能电池无镉缓冲层材料的研究进展

Cu(In,Ga) Se_2(CIGS)薄膜太阳能电池是单结转换效率最高(～22. 6%)的光伏器件,但In、Ga是稀缺元素,从而限制了CIGS电池的产业化。新型材料Cu_2ZnSnS_4(CZTS)是结构与光电性能均与CIGS十分相似的直接带隙半导体材料,它在CIGS器件结构中可替代CIGS吸收层,并得到新型CZTS薄膜太阳能电池。与CIGS相反,CZTS的原料丰富、无毒。大量研究表明,CZTS薄膜太阳能电池具有较高的转换效率和良好的稳定性,且可采用低成本、非真空的溶液法薄膜沉积技术来制造,因此CZTS器件是一种低成本、环境友好、极具产业化前景的薄膜太阳能电池。CZTS器件具有与CIGS器件一样的堆层结构{SLG/Mo/CZTS/CdS/i-ZnO/n-ZnO},目前转换效率最高(～12. 6%)的CZTS器件仍沿用CIGS器件的CdS缓冲层,因而大规模生产与应用中存在高毒重金属镉污染的危险,寻找能替代CdS的无镉缓冲层材料来消除潜在的镉污染问题十分必要。此外,与高效率的{CIGS/CdS}器件相比,{CZTS/CdS}器件界面的能带匹配可能并不是最优,CZTS器件的转换效率还远不如CIGS器件,因此需要寻找新的无镉缓冲层材料。在确定新缓冲层材料时,必须考虑{CZTS/新缓冲层}界面的能级对齐效应。CIGS和CZTS器件的缓冲层新材料基本上可归纳为3种半导体材料:硫化物、硫氧化物、氧化物。这些材料的薄膜均可用化学浴(CBD)法等多种方法来制备。材料选取很大程度上取决于其与CZTS或CIGS吸收层接触所形成界面上的导带带阶情况,因为导带带阶对器件性能参数有很大的影响。大的正导带带阶(尖刺状带阶)对少子(电子)收集存在一个势垒而降低短路电流密度J_(sc);相反,负导带带阶(断崖状带阶)导致缓冲层与吸收层界面上的复合增大而降低了开路电压V_(oc);理想情况是器件有一个小(0～0. 4 eV)的正导带带阶(尖刺状带阶),正如在使用CdS缓冲层的CIGSSe器件中所发现的那样。为了研发低成本、环境友好的CZTS电池器件的新型缓冲层材料,本文综述了CZTS和CIGS器件的无镉缓冲层材料的研究进展,讨论了无镉缓冲层材料的选用条件,以及多种硫化物(如ZnS和In_2S_3)、硫氧化物(如Zn(S,O)和In(S,O,OH))、氧化物(如ZnO、TiO_2、Zn_(1-x)Mg_xO_y和Zn_(1-x)Sn_xO_y等)薄膜作为CZTS缓冲层的性能特点(特别是它们的导带带阶)以及存在的问题,探讨了其发展方向。对于含硒CZTSSe器件,In2S3、Zn(S,O)是良好的无镉缓冲层材料,而对于更环保、低成本的全硫CZTS器件,Zn_(1-x)Mg_xO_y和Zn_(1-x)Sn_xO_y可提供良好性能的缓冲层。     

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。     

CuSCN作为石墨烯/硅异质结太阳能电池无机界面层的数值模拟

界面工程是改善石墨烯/硅异质结太阳能电池性能的有效方法之一,但目前常用的界面材料存在价格高、稳定性差等问题.本实验采用AFORS-HET软件对石墨烯/硅太阳能电池进行数值模拟,并引入无机界面材料CuSCN实现降低电池成本、优化器件性能和稳定性的目的,研究了CuSCN界面层的作用、CuSCN层的空穴迁移率和CuSCN/n-Si的价带补偿对太阳能电池性能的影响.结果表明,引入CuSCN界面层和增加CuSCN层的空穴迁移率均有利于提高器件的光伏性能.当CuSCN/n-Si界面的价带补偿大于-0.1 eV时,CuSCN层可作为电子阻挡-空穴传输层;并且当CuSCN/n-Si界面的价带补偿为0.2 eV时,所构建的石墨烯/CuSCN/硅异质结太阳能电池模型取得了25.8％的最佳光电转换效率.本研究有助于揭示影响石墨烯/CuSCN/硅异质结太阳能电池性能的各种因素,为制备低成本、高效率的石墨烯/硅太阳能电池提供了有效途径.     

全钙钛矿叠层太阳能电池的发展与展望（英文）

目前,进一步提高太阳能电池的光电转换效率,降低其度电成本,是实现“双碳”目标的必行之路.全钙钛矿叠层太阳能电池兼备光电转换效率高和成本低廉的优势,近几年取得了巨大的发展,在国际上备受关注,是一种新兴的光伏技术.在展现出巨大潜力的同时,全钙钛矿叠层太阳能电池也面临着多方面的挑战.本文综述了近年来全钙钛矿叠层太阳能电池在宽带隙子电池、窄带隙子电池和隧穿结方面的研究进展,展望了全钙钛矿叠层太阳能电池在效率提升、稳定性改善以及大面积制备等方面的未来发展方向.     

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...     

制备硅薄膜太阳能电池的先进技术与实验研究

介绍了Si薄膜太阳能电池的材料与结构,重点介绍了几种叠层薄膜太阳能电池,详细阐述了近年发展的用于制备低成本、高效率Si薄膜太阳能电池的技术与最新的实验研究成果,其中高温沉积法、低温沉积法、层转移法尤为重要,展望了Si薄膜太阳能电池未来的技术发展和科研方向.三叠层薄膜太阳能电池是有发展前景的产品之一,更多叠层的薄膜太阳能电池与量子点叠层薄膜太阳能电池将长期作为实验研究的热门课题.