高迁移率IWO薄膜特性及其在薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池中的应用研究

采用反应等离子沉积(RPD)技术在玻璃衬底上制备掺W的In_2O_3(IWO)薄膜,实验发现氧偏压对薄膜特性影响较大。研究氧偏压对IWO薄膜光电特性的影响,低温条件下制备的薄膜结晶性较好,IWO迁移率达到60.0cm~2/(V·s)。经过退火处理后,IWO的迁移率达到120.0 cm~2/(V·s)以上。基于X射线衍射(XRD)和变温霍尔效应测试分析,高迁移率主要归因于良好的结晶性以及较低的晶界势垒。最后将优化的IWO薄膜应用到薄膜硅/晶体硅异质结(SHJ)太阳电池中,高迁移率有助于提高电池的短路电流和填充因子,获得高达22.3%的光电转换效率。     

FeS_2薄膜光电性能研究进展

对FeS2 薄膜光电性能的研究现状进行了分析 ,综述了制备方法、硫化工艺及掺杂元素对FeS2 薄膜光电性能的影响以及光电转换效率的研究进展 ,讨论了FeS2 薄膜这种先进太阳能电池材料研究中现存的问题和发展方向。     

氧化铟和铟锡氧化物薄膜的光电性质

一、引言 对SnO_2、In_2O_3和ITO透明导电膜已进行过广泛的研究。用这些薄膜作a-Si太阳电池的透明导电抗反射膜,可减小窗口薄层的串联电阻,增加光的传输。其制备方法,有化学汽相沉积法、溅射法和喷镀法,近来还报道有铟、锡及其氧化物的反应蒸发法。上述多数方法需要较高的沉积温度,甚至沉积后还要进行热处理,这对a-Si太阳电池的性能会     

FeS2薄膜光电性能研究进展

对FeS2薄膜光电性能的研究现状进行了分析。综述了制备方法,硫化工艺及掺杂元素对FeS2薄膜光电性能的影响以及光电转换效率的研究进展。讨论了FeS2薄膜这种先进太阳能电池材料研究中现存的问题和发展方向。     

SnO_2多晶薄膜

本文以Sn(CH_3)_4为物质源,采用MOCVD技术,研制了10~2—10~4(?)不同厚度的多晶薄膜,并揭示了它的结晶形态及光电化学性质。     

电沉积法制备铜锌锡硫薄膜概述

Cu_2ZnSnS_4(CZTS)为锡黄锡矿结构的四元化合物,其禁带宽度为1.45 e V,与半导体太阳能电池所要求的最佳禁带宽度(1.5 eV)十分接近;该材料与目前在薄膜太阳能电池领域表现出色的黄铜矿结构的CIGS(铜铟镓硒)材料具有相似的晶体结构,且CZTS有着很好的光电性能,组成元素在地球上含量丰富,安全无毒和环境友好,因而成为太阳能电池吸收层的最佳候选材料之一。介绍了Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜材料的结构特性和光学特性,总结了电化学沉积方法制备CZTS的研究现状。最后对CZTS目前存在的挑战和今后的研究重点进行总结并展望了将来可能的突破方向。     

H2Se气体硒化中温度对CIGS吸收层特性的影响

采用H_2Se气体对铜-铟-镓金属预制层进行硒化制备铜铟镓硒(CIGS)光吸收层,研究硒化过程中温度对CIGS结晶质量及光学特性的影响。400~500℃单一温度硒化制作的CIGS薄膜的表面平整性较差,存在颗粒状聚集物。在硒化前引入200℃低温预处理过程,可提高CIGS薄膜表面的平整性和致密性。在400℃硒化后导入500℃高温热处理过程可提高CIGS的结晶质量并改善Ga元素掺入的均匀性。光学特性测量显示,优化硒化温度可降低CIGS薄膜的缺陷态,从而提高Ga元素在薄膜中的掺入效果,CIGS薄膜的光学带隙可达1.14 e V。利用CIGS薄膜制备的太阳电池光电转换效率达13.1%,开压为519 m V,有效面积为0.38 cm~2。     

RPD技术生长ICO∶H薄膜及其在晶体硅异质结太阳电池中的应用

通过反应等离子体沉积(RPD)技术室温下生长掺铈的氧化铟薄膜,且沉积过程中通入氢气。高迁移率可使透明导电薄膜在较低的电阻率时保持较高的近红外透过率;透明导电薄膜中较低的载流子浓度能够减少自由载流子的吸收。迁移率的大小主要由薄膜内的散射机制决定,并且受薄膜非晶结构制约。ICO∶H薄膜表面平整,在近红外长波段透过率超过80%。在氢气流量为2 sccm时,薄膜获得1.34×10^-3Ω·cm的最低电阻率和94 cm²/Vs的高迁移率。在晶体硅异质结(SHJ)太阳电池应用中,获得了较高的短路电流密度38.44 mA/cm²,相应的转换效率为16.68%。     

掺钨氧化铟薄膜厚度对异质结电池性能的影响

研究工业化反应等离子体沉积(RPD)设备制备的掺钨氧化铟(IWO)薄膜的厚度变化对薄膜光电性能和非晶硅/晶体硅异质结(SHJ)电池性能的影响。X200℃退火后具有良好的结晶性。通过控制IWO薄膜的沉积时间,制备IWO薄膜厚度递增的一系列8英寸SHJ电池样品。研究发现随着IWO膜平均厚度为82 nm时,SHJ电池转换效率最高达到21.87%,对异质结电池工业化生产具有指导意义。     

Eu~(3+)掺杂太阳能电池减反射膜制备及特性

采用高温固相法制备出稀土Eu3+掺杂的硼硅酸盐玻璃样品,并与减反射膜应用在太阳能电池表面。由于Eu3+具有特有的下转换光学性质,使部分紫外光转换为波长更适合太阳能电池吸收利用的可见光,从而提高太阳能电池的光电转换效率。在有机薄膜太阳电池测试中,其光电转换效率提高8%~44%。     

KCl浓度对电沉积ZnO量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

文章采用恒电位沉积法在导电玻璃上制备了ZnO薄膜,研究了沉积液中KCl浓度对ZnO薄膜结构的影响,将制备的ZnO薄膜应用于量子点敏化太阳能电池(QDSCs)的光阳极,而后分析了该太阳能电池的光电转换效率。文章还利用X射线衍射(XRD),以及扫描电子显微镜(SEM),表征ZnO薄膜的结构和形貌,以紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)表征量子点敏化前后光阳极的光吸收特性,利用电化学工作站测试不同形貌ZnO-CdS太阳能电池的光电转换特性。分析结果表明:当KCl浓度为0.075 mol/L时,ZnO薄膜呈现出均匀多孔的纳米片结构,以该ZnO薄膜为光阳极的QDSC的开路电压为0.35 V,短路电流密度为3.17 mA/cm~2,光电转换效率为0.36%;与未添加KCl的ZnO薄膜相比,多孔片状ZnO薄膜的活性位点能够与电解液充分接触,这样提高了光阳极内光生电子的注入效率,从而使太阳能电池具有更高的的光电转换效率。     

Al掺杂量对Cu（In1-xAlx）S2薄膜性能的影响

使用廉价的溶剂热法制备黄铜矿结构的Cu(In_(1-x)Al_x)S_2薄膜,研究Al掺杂量对Cu(In_(1-x)Al_x)S_2薄膜的晶体结构、形貌、粗糙度和光学性能的影响。结果表明:随着Al掺杂量的增加,Cu(In_(1-x)Al_x)S_2薄膜的X射线衍射峰向高角度偏移,同时晶粒尺寸变小。Cu In S2的原位变温XRD结果显示Cu In S2在低于873 K时可以稳定存在,当温度达到873 K时Cu In S2则开始分解为In2S3和Cu2S。AFM的测试结果展示薄膜表面的粗糙度随着Al掺杂量的增加而逐步降低。紫外分光光度计的测试结果呈现Cu(In_(1-x)Al_x)S_2薄膜透过率随着Al含量的增加而逐步增加。Al/(Al+In)的量在0~0.5变化时,Cu(In_(1-x)Al_x)S_2薄膜的禁带宽度的相应变化为1.56~2.24 e V。     

无机钙钛矿太阳能电池研究进展

钙钛矿太阳能电池是一种新兴的全固态平面型太阳能电池,从2009年第一次出现到现在发展迅速。据报道,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已超过24%,全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率也超过17%。相比于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池,无机钙钛矿材料由于热稳定性好而成为钙钛矿太阳能电池研究领域的热点之一。本文主要综述了全无机钙钛矿太阳能电池的基本知识及最新的研究成果,尤其是提高全无机钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性方面的成果,对钙钛矿薄膜层的改进、电子传输层及空穴传输层优化方面的成果作了详细的介绍和评述。     

基于石墨烯电极的聚合物太阳能电池光学减反层的研究

石墨烯薄膜具有低阻且在可见光谱区具有高透过率,可应用于聚合物太阳能电池透明电极。本文基于时域有限差分分析方法（FDTD）,研究了石墨烯太阳能电池的反射损耗及光吸收特性,并通过在玻璃基板与石墨烯间添加氧化镍层（NiO）进行光学减反射。理论分析表明：优化的NiO /石墨烯透明电极结构,能够成为氧化铟锡（ITO）的良好替代电极。     

镁钙铝合金阴极小分子有机太阳能电池

为了提高小分子有机太阳能电池电极对载流子的收集能力,并提高激子的分离效率,文章采用不同比例的Mg/Ca/Al合金及纯Al分别制备了结构为ITO/CuPc(20 nm)/C60∶CuPc(10 nm)/C60(30 nm)/BPhen(10nm)/Mg(x%)∶Ca∶Al(100 nm)和ITO/CuPc(20 nm)/C60∶CuPc(10 nm)/C60(30 nm)/BPhen(10 nm)/Al(100 nm)2种(共5组)有机光伏器件(OPV),并对这5组有机光伏器件进行对比分析,以此来研究阴极材料组成对有机光伏器件性能的影响,并获得性能更优的有机光伏器件。研究结果表明,与纯Al阴极相比,Mg/Ca/Al合金阴极可以提高电极对载流子的收集效率,有助于提高有机光伏器件的光电转换效率,并且当合金阴极中Mg的质量分数为20%时,有机光伏器件性能最优,在光功率密度为100 m W/cm~2的模拟光源AM1.5G照射下,该有机光伏器件的开路电压为0.34 V,短路电流密度为6.90 m A/cm~2,光电转换效率为0.91%,光电转换效率比同结构纯Al阴极器件提高了88.24%。     

反溶剂对CsPbBr3太阳电池性能的影响

分别在钙钛矿前驱体中添加一系列的反溶剂乙酸乙酯(EA)和乙腈(ACN),制备出不同形貌的CsPbBr₃薄膜,探究薄膜质量与太阳电池性能的内在联系。结果表明,在大气制备环境中,反溶剂有助于CsPbBr₃晶粒的生长,薄膜表面缺陷明显减少,太阳电池各性能参数(短路电流密度、开路电压以及填充因子)均有所提升,尤其是添加乙腈(V(PbBr₂/DMF)∶V(ACN)=10∶1)后,光电转换效率(PCE)从3.16%提高到7.10%。     

大面积非晶硅太阳电池窗口层的性能优化

系统地研究产业化甚高频等离子体增强化学气相沉积法制备p型a-SiO_x∶H薄膜的工艺,并将p型a-SiO_x∶H作为a-Si∶H单结电池的窗口层,研究其对电池初始和稳定性能的影响。研究表明CO_2与SiH_4流量比(r(CO_2/SiH_4))、射频功率对a-SiO_x∶H薄膜的光电性能影响最大,r_((CO_2/SiH_4))=1.5和功率=444 W时制备的p型a-SiO_x∶H薄膜材料性能最优。相对于a-SiC_x∶H的p型窗口层,采用优化的p型a-SiO_x∶H薄膜作为窗口层的a-Si∶H单结电池具有相同的初始发电功率,但具有更好的稳定性能,降低了光致衰减。电池的光致衰减率相对降低11.2%,功率输出的稳定性相对提升2%。     

阴极恒电位法电沉积SnS薄膜的性能研究

在溶液的pH=2.7,离子浓度比[Sn2 ]/[S2O32-]=1/5的条件下,通过调节沉积电位在-0.60~1.10V(vsSCE),在ITO导电玻璃基片上电沉积SnS膜层。实验表明:沉积电位在-0.72~-0.75V(vs SCE)范围内时,制备出的SnS薄膜的Sn和S的化学配比非常接近1∶1的理想值。用X射线衍射分析其物相结构,结果表明它是具有正交结构的SnS多晶薄膜。用扫描电镜观察该薄膜的表面形貌,发现该薄膜颗粒较细,均匀性较好。通过测量薄膜样品的透射光谱和反射光谱,计算得到其直接禁带宽度Eg=1.31eV,与SnS体材的带隙(1.3eV)非常接近。该薄膜的导电类型为p型,电阻率的数量级为10-3Ω.cm。     

多晶硅太阳电池的等离子体预处理研究

采用H2、NH3和H2 NH3等离子体在沉积氮化硅薄膜之前对多晶硅片进行预处理,采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)制备氮化硅薄膜,然后印刷烧结.利用准稳态光电导衰减法(QSSPCD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和紫外可见近红外分光光度计(UV-VIS)等手段研究了等离子体预处理对多晶硅少子寿命的影响以及等离子体预处理对氮化硅薄膜FTIR光谱的影响和多晶电池性能的影响.结果表明:经等离子体预处理后多晶硅的少子寿命有所提高,使用H2 NH3混合等离子体预处理后,制备的多晶电池的性能有明显提高,短路电流能提高约7%.     

磁控溅射制备柔性衬底ZnO:Ga透明导电膜微结构及性能研究

室温条件下,采用磁控溅射法在有机柔性衬底聚酰亚胺(PI)表面制备出ZnO:Ga透明导电膜,XRD表明ZnO:Ga薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜。研究了溅射功率、氩气分压、溅射时间及衬底负偏压等溅射工艺参数对薄膜结构及光电性能的影响,得出最佳溅射参数分别为:功率100W,氩气分压0.1Pa,溅射时间60min,衬底负偏压40V。结果表明:磁控溅射制备的ZnO:Ga膜附着性良好,电阻率为9.4×10~(-4)Ω·cm,可见光透过率为78%。