界面态对ZnO／AlSb太阳能电池性能影响的模拟研究

运用AMPS软件对n-ZnO／i—AlSb／p—A1Sb异质结太阳能电池的性能进行模拟,针对n／i异质结界面态对电池填充因子和转换效率的影响进行研究。结果表明,随着界面态密度增大,电池的填充因子和转换效率迅速下降,具体表现为界面态密度的增加促进光生载流子的复合从而电池并联电阻减小,最终导致电池的转换效率降低。     

n-i-p型非晶硅太阳电池中p/ITO界面特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备n-i-p型非晶硅(a-Si)太阳电池,采用反应热蒸发法制备ITO薄膜作为太阳电池的前电极。通过改变B2H6的掺杂浓度获得了不同晶化率的p层,详细研究了p层性能对p/ITO界面特性以及电池性能的影响。结果表明,在合适晶化率的p层上沉积ITO薄膜有利于优化p/ITO界面的接触特性,将其应用于n-i-p型a-Si太阳电池,能够显著改善电池的开路电压(Voc)和填充因子(FF),最终,在不锈钢(SS)衬底上获得了转换效率为6.57%的单结a-Si太阳电池。     

温度对a-Si:H/c-Si异质结太阳能电池光伏特性的影响

运用开路电压解析模型和AMPS模拟分析温度对a-Si:H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响及其机理。随着温度T的升高,热电压增大,开路电压V_(OC)减小。当T270 K时,填充因子FF迅速增加;当T≥270 K时,FF保持不变,a-Si:H/c-Si异质结太阳能电池的转化效率在T=270 K取得最佳值。低温工作时,空穴输运受到价带补偿界面势垒的限制,J-V曲线出现S-Shape现象,填充因子FF显著降低。     

ZnO/Cu_2O光伏器件性能的模拟研究

为进一步理解n-ZnO/p-Cu_2O异质结光伏器件内部运行机制和影响器件光电效率的主要因素,利用AMPS-1D光伏器件模拟软件对ZnO/Cu_2O异质结器件的光伏性能进行模拟计算研究.通过调节ZnO 厚度与施主浓度、Cu_2O厚度与受主浓度、背电极金属功函数对器件的输出性能进行计算和分析.结果表明,在ZnO 施主浓度为1×1019cm~(-3),厚度为200 nm,Cu_2O受主浓度为1×1019cm~(-3),厚度为9 500 nm,背电极的功函数高于4.8 e V时,器件光电转化效率高达16.9%.通过在Cu_2O中增加体缺陷及在ZnO/Cu_2O界面处增加界面缺陷,计算和分析缺陷对器件性能的影响.当Cu_2O层体缺陷浓度高于1×1017cm~(-3)或界面缺陷浓度高于1×1012cm~(-2)时,器件的光电转化效率严重衰减,说明降低Cu_2O体缺陷及界面缺陷是提高器件效率的关键.     

In1-xGa x N／Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n—In1-x Gax N／p—Si异质结的光伏特性进行了研究，并与c—Si同质结薄膜电池的性能作了比较。在AM1．5的光照条件下，n—IGN／p—Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27％。电池效率受到薄膜质量的强烈影响，从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。     

退火方式及PCBM阴极修饰层对聚合物太阳电池的影响

研究了不同退火方式及PCBM阴极修饰层对聚合物太阳电池性能的影响。与前退火相比,后退火的器件性能显著提高,电池的开路电压Voc由0.36V增加到0.60V,能量转换效率η从0.85%提高到1.93%,短路电流密度Jsc和填充因子FF也有不同程度的改善;在电池的活性层与Al电极间沉积一定厚度的PCBM阴极修饰层也能改善电池的性能,当PCBM厚度为3nm时,聚合物太阳电池在100mW.cm-2强度光照下,Voc为0.59V,Jsc为6.43mA.cm-2,FF为55.1%,η为2.09%。     

NiO薄膜厚度对CdTeO3量子点敏化太阳电池性能的影响

针对NiO薄膜厚度对量子点敏化太阳电池性能的影响,设计了1组对比实验,并首次采用CdTeO_3量子点作为敏化剂敏化NiO光阴极制备p型量子点敏化太阳电池。通过分析发现当丝网印刷层数为2层,NiO薄膜厚度大约为2.5μm时,光阴极的吸收强度和电池的短路电流密度都有较大的提升。最终电池获得了0.018%的光电转换效率,达到了国际文献报道的同等水平,拓宽了p型量子点敏化太阳电池的研究范围。     

n/p型掺杂非晶硅薄膜工艺优化研究

掺杂层与硅片衬底形成发射极和后背场,掺杂层薄膜质量是影响高效率太阳电池的重要因素之一。以载玻片为衬底沉积掺杂薄膜层后样品电阻为依据对太阳能电池n/p型掺杂非晶硅薄膜主要工艺进行优化。结果表明,n型掺杂非晶硅薄膜最优工艺为电流20.5 A,气压4.0 Pa,气体流量比H2:Si H4:PH3=50∶2∶4(sccm);p型掺杂层非晶硅薄膜最优工艺为电流23.5 A,气压5.5 Pa,气体流量比Si H4∶H2∶B2H6=2∶50∶4(sccm),沉积时间为30min,温度为200℃。     

Te/Cu/Ni热处理对CdTe太阳电池的影响

在CdTe太阳电池的制备中,采用工艺简单的Te/Cu/Ni结构作为接触来改善CdTe太阳电池的接触特性.采用不同的温度组合对这种结构的CdTe太阳电池进行退火处理.通过热处理前后电池的性能参数变化和暗态I～V、C～V曲线分析了Te/Cu/Ni接触对器件性能的影响.通过分析可以认为Te/Cu/Ni接触的热处理对CdTe太阳电池的性能有重要影响.当Cu退火温度较低时(130 ℃,160 ℃),Te/Cu/Ni的再处理能够显著提高电池效率,使电池最终效率高于Cu高温退火的电池.而Cu退火温度较高时(190 ℃),Te/Cu/Ni的再处理使器件性能变差,且Te/Cu/Ni热处理温度越高,电池性能下降越厉害.实验证明Te/Cu/Ni结构作为CdTe太阳电池的背接触经过合适热处理可能改善电池性能,而且工艺比较简单.     

电泳沉积制备TiO2纳米片作为钙钛矿太阳电池缓冲层

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池自诞生以来,经过十几年的探索与发展,其认证效率由最初的3.8％发展为25.2％.界面问题一直是提升器件光电转换效率的关键.利用电泳沉积法制备TiO2薄膜,以TiO2纳米片为缓冲层制备钙钛矿太阳电池,研究TiO2缓冲层对钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率及载流子运输的影响.结果表明,相对于未加入缓冲层的PSCs,电池的光电转换效率由10.78％提升至12.71％.TiO2缓冲层的加入有效地改善了界面接触问题,降低了电荷转移时的电阻,促进了载流子的运输,明显提高了钙钛矿太阳电池的光伏性能.     

CdS/Cu2O太阳能电池的制备及膜厚对光电性能的影响

采用水浴法和电沉积法制备CdS/Cu2O复合膜,组装成异质结薄膜太阳能电池。通过改变薄膜的厚度,测试了不同厚度的窗口层和吸收层对太阳能电池性能的影响。实验表明,在400 nm厚的CdS薄膜上沉积30次Cu2O薄膜,所获得的复合膜具有最大的填充因子FF(为0.42)和光电转换效率η(0.05%)。并通过实验发现,适当减少CdS窗口层的厚度,可以提高光的透射率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。适当增加Cu2O吸收层的厚度,可以提高光的吸收率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。     

锡酸钡/钙钛矿的界面修饰对钙钛矿太阳能电池性能的影响

三元金属氧化物锡酸钡(BaSnO₃)是一种高性能的电子传输层,改善电子传输层与钙钛矿吸收层之间的界面是提高电池性能的有效方法。通过旋涂法,制备镧掺杂的锡酸钡(LBSO)电子传输层,并在上层旋涂一层[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(Phenyl C₆₁ butyric acid methyl ester, PCBM),修饰电子传输层与钙钛矿吸收层间的界面,分析PCBM层对太阳能电池器件性能的影响。结果表明：PCBM修饰界面能够改善电子传输层的表面形貌,使钙钛矿的晶粒尺寸增大,缺陷态密度减少,抑制界面的非辐射复合;PCBM的修饰能够使电子传输层与钙钛矿层的能级更加匹配,从而提高了载流子的传输效率,使器件开路电压明显提高;PCBM修饰后的器件开路电压从1.07 V提高到1.10 V,获得了17.81%的光电转换效率,且经过16 d后,电池仍能保持初始效率的89.28%。     

a-Si/μc-Si叠层电池中间层材料SiO_x:H制备研究

为提高a-Si/μc-Si叠层太阳电池的效率,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备了系列n型掺磷硅氧(SiOx:H)薄膜作为中间层,研究了CO2/Si H4气体流量比、沉积功率和PH3掺杂浓度等工艺参数对材料光电特性的影响,获得了折射率、电导率和禁带宽度能够在较大范围内调控的SiOx:H薄膜。     

TiO_2纳米片/CuS钝化层量子点敏化太阳能电池的制备和性能表征

通过在TiO_2和量子点之间添加钝化层进行光阳极的优化,可以调节光阳极界面结构,从而增加产生的光电流,与没有钝化层的光阳极数据相比,在更宽的光谱范围内增强了光电转换效率。TiO_2纳米片具有较高的电子输运效率,主要原因是其表面积大,光散射特性增强。由于CuS钝化层很好地修饰了TiO_2纳米片表面缺陷会使其光电转换性能提高,得到在标准模拟太阳光AM 1.5G,100 mW/cm~2下,沉积CuS钝化层的电池能量转换效率达到4.71%,远高于未沉积钝化层的电池效率3.91%。     

倒金字塔结构钙钛矿太阳能电池的仿真研究

为提高钙钛矿太阳能电池的性能,对太阳能电池功能层之间的接触界面结构进行优化,调节各功能层厚度．利用COMSOL多物理场仿真软件对钙钛矿太阳能电池进行结构仿真,并验证优化结构对电池电学性能的影响．结果表明,在功能层的接触面采用倒金字塔结构会影响光电转换效率,当在电子传输层与光吸收层之间设置倒金字塔结构时,可得最高输出功率密度为 27. 36 mW/cm~2,光电转换效率为27. 3%,对应开路电压为1. 19 V,短路电流密度为26. 64 mA/cm~2,填充因子为86. 19%．研究结果为进一步提高钙钛矿太阳能电池的整体性能提供结构优化思路．     

SiGe/Si异质结PIN顶注入电光调制器的数值分析

针对电光调制器的调制效率低造成调制器的驱动电压较高的问题。文中基于等离子色散效应理论,利用计算机辅助设计模拟方法,设计了一种SiGe/Si异质结PIN顶注入硅基电光调制器,分析了不同结构尺寸、掺杂浓度下折射率变化、吸收系数变化和衰减等影响。研究结果表明：该器件有效增大了折射率变化和吸收系数变化,增强了电光调制器的等离子体色散效应,提高了硅基调制器的调制效率。SiGe/Si异质结PIN顶注入电光调制器的20 dB衰减所需的驱动电压从1.24 V降到0.99 V,其调制效率约为硅基调制器的1.25倍,SiGe/Si异质结可以有效增强等离子体色散效应,提高电光调制器的调制效率,改善电光调制器的性能。     

咪唑溴类离子液体对I-/I-3液体电解质电池性能的影响

通过往I-/I3-液体电解质添加3C~8C咪唑溴类离子液体,改善液体电解质的黏度、提高电池的稳定性,组装电池测定了电池的性能。分别使用旋转式黏度仪和电导率仪测试了电解质溶液的黏度和电导率;用太阳电池测定仪在模拟太阳光条件下,测定色素增感太阳能电池的电性能。结果表明添加咪唑溴类离子液体电池稳定性,光电转换效率得到较大提高。     

咪唑溴类离子液体对I^-/I^-3液体电解质电池性能的影响

通过往I^-/I^-3液体电解质添加3C～8C咪唑溴类离子液体,改善液体电解质的黏度、提高电池的稳定性,组装电池测定了电池的性能.分别使用旋转式黏度仪和电导率仪测试了电解质溶液的黏度和电导率;用太阳电池测定仪在模拟太阳光条件下,测定色素增感太阳能电池的电性能.结果表明添加咪唑溴类离子液体电池稳定性,光电转换效率得到较大提高.     

CuCr_2O_4/TiO_2复合薄膜电极对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

将制备的CuCr2O4纳米粉体以不同比例掺杂到TiO2粉体中制成浆料,采用丝网印刷法在FTO导电玻璃上制备CuCr2O4/TiO2复合薄膜电极。利用X射线衍射仪对复合薄膜进行晶型分析,数显测厚指示表测试复合薄膜的厚度,用光电转换测定仪测试了DSSC性能。结果表明,掺杂CuCr2O4纳米粉体能够提高电池的光电转化效率,当薄膜厚度为20μm、掺杂粉体的质量分数为2%时,薄膜电极具有良好的光电性能;与纯TiO2薄膜电极相比,光电转化效率提高了22.6%,达到6.5%。     

温场均匀性对CdTe薄膜及太阳电池性能的影响

采用近空间升华法(CSS)制备CdTe多晶薄膜,模拟制备过程中的温场变化,结合,I-V、C-V特性及深能级瞬态谱研究温场均匀性对CdS/CdTe太阳电池性能的影响.结果表明,温场分布和薄膜厚度分布基本一致,温场均匀性对电池组件的开路电压影响不大,对短路电流和填充因子有影响,CdTe薄膜的深中心对温度和频率的响应基本一致.580℃制备的样品暗饱和电流密度最小,载流子浓度较高,光电特性较好,而且空穴陷阱浓度较低,深中心复合作用较小.通过改进温场的均匀性能够制备出组件转换效率为8.2%的CdS/CdTe太阳电池.