InP及In_(0.53)Ga_(0.47)As单晶薄膜吸收光谱的实验测定

报导了用光学透射比法在外延单晶薄膜上进行InP及In_(0.53)Ga_(0.47)As材料吸收光谱测定的实验结果,对单层及双层材料样品两种情形分别讨论了透射比T(λ)与吸收系数α(λ)之间的理论关系;并描述了使用异质结外延材料与选择腐蚀工艺制备单晶薄膜样品的方法。对获得的实验结果进行了理论分析与解释,并与其他作者的研究结果进行了比较。     

微晶硅/晶体硅HIT结构异质结太阳电池的模拟计算与分析

运用AFORS-HET程序模拟分析μc-Si(p)/μc-Si(i)/c-si(n)HIT结构异质结太阳电池的光伏特性,并研究发射层厚度、本征层厚度、本征层能隙宽度、界面态密度以及能带失配等参数对太阳能电池光伏特性的影响,计算结果表明:插入5nm较薄微晶硅本征层,电池的转换效率最佳;随着微晶硅本征层厚度增加,电池性能降低,电池的界面缺陷态显著影响电池的开路电压和填充因子,对能带补偿情况进行模拟分析,结果显示,随着价带补偿(△Ev)的增大,由界面态所带来的电池性能的降低逐渐被消除,当△Ev=0.25 eV时,界面态带来的影响几乎完全消除,通过优化各参数,获得微晶硅/晶体硅HlT结构异质结太阳能电池的最佳转换效率为19.86%.     

不同周期厚度的1 eV GaNAs/InGaAs超晶格太阳电池材料的MBE生长和器件特性

本文采用分子束外延(MBE)生长技术,研究了周期厚度对高含N量1eV GaNAs/InGaAs超晶格的结构品质的影响.高分辨率X射线衍射(HRXRD)与透射电镜(TEM)分析表明:当周期厚度从6 nm(阱层和垒层厚度相同,以下同)增加到20 nm时,超晶格的周期重复性和界面品质变好,然而当继续增加周期厚度至30 nm时,超晶格品质劣化.上述生长现象通过简单模型进行了分析讨论.同时,通过退火优化,实现了周期厚度为20 nm的1 eV GaNAs/InGaAs超晶格太阳电池,短路电流密度超过10 mA/cm2.     

Zintl相化合物Sr_3Ga_2M_4(M=P,As)的电子结构和成键特征

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Zintl相Sr_3Ga_2M_4(M=P,As)的电子结构和成键特征.计算得到的晶格常数和实验符合得很好,确保了计算的准确性.相似的态密度表明两种化合物能带结构近似,Sr_3Ga_2P_4和Sr_3Ga_2As_4的带隙分别为0.99eV和0.74eV,价带顶最高点和最低点分别位于Γ点和X点说明材料为窄带隙间接半导体,满足对热电材料的带隙要求.利用电子局域函数分析其成键特性,晶体结构内部展现出共价键和离子键的共存,符合Zintl相材料成键特征,这种复杂的结构有利于材料的低热导率.对有效质量的分析和计算进一步表明材料具有潜在的热电特性.     

基于布拉格反射器的空间用四结砷化镓太阳电池抗辐照性能研究

利用理论计算确定适用于空间四结砷化镓太阳电池的布拉格反射器(DBR),同时借助Macleod软件对引入四结太阳电池的DBR结构进行模拟,并对比分析引入DBR结构的四结太阳电池在1 MeV高能电子辐照前后的电学性能.结果表明,模拟得到由15对Al_(0.1)Ga_(0.9)As/Al_(0.9)Ga_(0.1)As材料组成的DBR在中心波长960 nm处反射率最高且达到98.4%,高反射带宽165 nm,与实验制备的引入该DBR结构的电池最高反射中心波长基本吻合.通过分析辐照前后电学性能,发现引入该DBR结构的电池辐照后各项电学性能衰减幅度小于未引入DBR结构的电池.     

二茂铁修饰碳电极应用于钙钛矿太阳能电池的研究

二茂铁是一种具有良好氧化还原能力的金属有机化合物.近几年,二茂铁及其衍生物的光伏性能受到了极大的关注.本文将二茂铁引入钙钛矿太阳能电池,并成功组装了钙钛矿太阳能电池FTO/bl-TiO_2/mp-TiO_2/CH_3NH_3PbI_3/spiroOMeTAD/C/二茂铁(FC).二茂铁的HOMO能级(-4.8 eV)和碳电极的能级(-5.0 eV)与空穴传输相匹配.二茂铁层是将10 mg mL-1二茂铁氯苯溶液通过旋涂成膜制成,并覆盖在碳电极上.钙钛矿太阳能电池的能量转换效率由5.8%提升到6.2%.     

La_(0.8)Sr_(0.2)(Ga_(0.8)Mg_(0.2))_(1-x)Fe_xO_(3-δ)混合导体的热分析及动力学

采用固相合成法制备了La_(0.8)Sr_(0.2)(Ga_(0.8)Mg_(0.2))_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(LSGMF)混合导体,利用SEM和TGA对LSGMF的性能进行了研究,考察了不同Fe掺杂量对LSGMF的热失重过程及其动力学的影响规律,并采用Coats-Redfem法求解其失重过程的表观活化能.结果表明:LSGMF热失重过程包括三个阶段,低温区域的热失重主要是由于试样表面吸附的H_2O和CO_2加热脱附所致,表观活化能为0.154~0.227 eV,中温区域和高温区域的热失重主要归因于晶格位置上的氧离子转变为氧分子并进入气相,表观活化能为0.280~0.350 eV.x=0.9时,LSGMF的失重速率峰值最小(0.013 7/s),表观活化能E_(2+3)最大,说明失重速率最慢,材料稳定性最高.     

PbZr0.3Ti0.7O3/PbTiO3超晶格的热释电性研究

基于朗道-金兹堡格-德文希尔(Landau-Ginzburg-Devonshire)热力学理论,我们研究了由PbZr0.3Ti0.7O3(PZT)与PbTiO3(PT)两种组份组成的超晶格的热释电性,并且考虑了两组份之间的失配应变的影响.我们探讨了界面耦合强度、组分厚度比例以及失配应变等对超晶格的极化强度和热释电性的影响.计算结果表明,这种铁电超晶格材料具有巨大的热释电系数.因此,我们可以通过调节界面耦合强度、组份比例等方法达到调控热释电性的目的,为实验和应用研究提供一个可靠而有效的方法.     

ZnO缓冲层厚度对Al掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在不同厚度的ZnO缓冲层上制备了A1掺杂ZnO(AZO)薄膜.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-VIS)和荧光分光光度计(PL)等表征技术,研究了AZO薄膜的微观结构、表面形貌和发光特性.XRD分析结果表明,加入适当厚度的ZnO缓冲层后可有效地降低晶格失配...     

新型能量转换微器件的热力学特性及研究进展

热光伏电池、热离子器件和热辐射电池等新型热电转换微器件,为新能源的开发应用和余、废热回收利用提供了有效途径.这些固态能量转换器件工作在两个温度不同的热源之间,以物理方式将热能部分转换为电能,具有高功率密度和高转换效率的特点.在微纳尺度下,器件中的电子输运和热流输运呈现出与宏观尺度不同的独特效应,如空间电荷积累、量子隧穿和近场热辐射效应等.在不同材料和尺度下,根据不同物理效应,深入探讨微器件的热力学特性与优化理论是近年来物理学的重要研究课题之一.本文将以这3类器件为基础,总结新型微纳结构能量转换器件的热力学性能与研究进展,展望物理与能源科学交叉领域中能量转换器件发展的新方向和新趋势.     

质子辐照与电子辐照对空间GaAs/Ge太阳电池性能影响比较

利用地面实验室加速器提供的离子束模拟空间质子、电子辐射,分别对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行不同注量的辐照,并跟踪测试其电性能变化和深能级瞬态谱,研究这种太阳电池的电性能参数随质子、电子辐照注量的变化关系,得到质子、电子辐射效应及两者辐射效应的联系规律.结果表明:引起电池性能参数衰降相同时,1 MeV电子辐照注量比10 MeV质子的通常要大3个量级,质子辐照与电子辐照使电池性能参数Pmax下降了25%时,辐照注量有近似关系Φ1 MeV(e)≈2 500×Φ10 MeV(p).10 MeV,3×1012cm-2质子辐照在电池材料中引入Ec-0.18 eV和Ec-0.65 eV深能级,1 MeV,1×1015cm-2电子辐照在电池材料中引入Ec-0.12 eV和Ec-0.18 eV深能级,电子、质子辐照产生的损伤缺陷不尽相同.     

GaAs(001)衬底上经双缓冲层生长的Hg_(1-x)Cd_xTe-HgTe超晶格结构

用 X-射线衍射测定了分子束外延 ( MBE)法生长的 Hg1-x Cdx Te- Hg Te超晶格样品在 ( 0 0 1 )附近的扫描徊摆曲线 ,并用动力学理论模拟计算出衍射曲线 ,实验曲线与理论计算基本上相符合 .由实验衍射曲线计算出的超晶格周期长度 ,阱 Hg Te层厚度及垒 Hg1-x Cdx Te层厚度与模拟计算的相一致 .用透射电子显微镜 ( TEM)对同一样品的横截面进行了分析 ,对 Cd Te/Zn Te/Ga As异质结界面失配位错的组态特征进行了研究 .证明用 Cd Te/Zn Te作为双缓冲层比单一的 Cd Te有较好的效果 .截面 TEM高分辨率明场象显示 Hg1-x Cdx Te- Hg Te超晶格的生长较为成功 ,界面较为平整 .由截面 TEM高分辨率明场象观测的周期长度与 X-射线衍射测定的结果相接近     

光强和温度对硅光伏电池输出特性的影响

实验研究了单晶及非晶硅光伏电池的输出特性随光强与温度的变化规律,结果表明:光强与温度对单晶(非晶)硅电池输出电流与电压的影响规律是相同的;光强对单晶(非晶)硅电流影响大,电流相对变化约60%(73%),对电压影响小,电压相对变化约1.8%(3.6%),而温度对电池电压影响大,对电流影响相对小;相比较单晶硅电池,光强或温度变化对非晶硅电池的输出影响更大,且相同的光强或温度条件下,单晶硅电池的填充因子和转换效率都优于非晶硅电池.电池填充因子与转换效率和光强与温度的关系,由电池串联电阻、并联电阻以及相应的焦耳损耗耦合影响.     

MOCVD GaN/InN/GaN量子阱的应变表征

采用MOCVD外延生长11周期InN/GaN量子阱结构样品,原子力显微镜表面形貌结果显示实现了台阶流动生长模式.通过高分辨率X射线衍射与掠入射X射线反射谱技术获得了阱层与垒层的实际厚度.从(102)非对称衍射面与(002)对称衍射面的倒异空间图,确认了InN阱层处于与GaN共格生长的完全应变状态,获得了GaN缓冲层的晶体质量信息及其c轴与a轴晶格常数,确认外延层因受衬底热失配的影响处于压应变状态.     

利用溶剂DMF处理聚合物太阳能电池的PEDOT:PSS阳极缓冲层提高能量转换效率

通过有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)处理P3HT:PCBM聚合物太阳能电池的PEDOT:PSS阳极缓冲层,能量转换效率得到了很大程度提高.DMF处理PEDOT:PSS阳极缓冲层主要有以下两种方式:①DMF 1∶4(v/v)混合原始的PEDOT:PSS溶液;②直接旋涂DMF在PEDOT:PSS阳极缓冲层上.其中后者的效果最为显著,器件结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al的电池通过直接旋涂DMF(3 000rpm)处理PEDOT:PSS阳极缓冲层后,电池效率由3.16%提高到4.27%,提高幅度为35%.为了探究电池能量转换效率提高的机理,我们测试表征了电池在光照和暗态下的I-V特性曲线及外量子效率(IPCE)光谱,PEDOT:PSS薄膜的透光性、导电性及表面形貌,光活性层P3HT:PCBM的紫外可见光吸收及表面形貌.一系列结果表明PEDOT:PSS薄膜的导电性增强及表面形貌变化有利于空穴的抽取和收集,P3HT:PCBM薄膜的表面形貌变化有利于活性层光吸收的增强和电子的收集.     

小分子浴铜灵作为缓冲层的钙钛矿太阳能电池性能研究

以有机小分子浴铜灵(BCP)作为缓冲层,引入钙钛矿太阳能电池的电子传输层与阴极之间,研究其对钙钛矿太阳能电池的能量转换效率及载流子的传输特性的影响。结果表明,相对于无BCP缓冲层的钙钛矿太阳能电池,器件的最高能量转换效率由9.67%提高到13.06%。BCP缓冲层的引入,降低了电荷传递电阻,提高了阴极的电子收集能力,可增强钙钛矿太阳能电池的光伏性能。     

酞菁、酞菁铜/硫化镉异质结的光伏效应的研究

本文研究了酞菁/硫化镉和酞菁酮/硫化镉异质结的光伏效应,在强度为7mW/cm~2的光照下,开路龟压为0.42V,短路电流为37μA/cm~2,光电转换效率为0.15%。p~(-n)结的质量因子受光照的影响。光谱响应特性研究表明,只有在p~(-n)结区加光生载流子的扩散长度范围内吸收的光才能产生光伏效应;工业纯的酞菁中可能存在着平均深度约为1.6 eV的深杂质陷阱。进一步研究将可:能使这种异质结发展成为光敏器件及太阳能电池。     

Ga_(1-x)Al_xAs晶体的2LO和LO_1+LO_2双声子共振喇曼散射

本文研究了Ga_1～xAlxAs晶体的LO、2LO和LO_1+LO_2声子的共振喇曼散射。为了选择带隙对固定激光线调谐的可能性,借助于禁带宽度随Ga_(1-x)AlxAs的组分x而变化以及半导体能带的温度效应来完成本测试工作。用Frohlich耦合机理解释了选择定则禁止的LO声子散射。2LO(Г)和LO_1+LO_2双声子共振喇曼散射都解释为Frohlich相互作用引起的重迭电子一单声子散射过程。测量结果得出室温时Gao.3Alo,7As的直接带隙E_0为2.43eV。     

Cu2ZnSnS4/Zn(O，S)异质结薄膜太阳电池的数值仿真

采用SCAPS软件,对CZTS/Zn(O,S)/Al:ZnO结构的薄膜太阳电池进行数值仿真,主要模拟研究Zn(O,S)的禁带宽度和电子亲和势、缓冲层的厚度及掺杂浓度、环境温度对电池性能的影响.结果表明:当Zn(O,S)的厚度和载流子浓度分别为50 nm和10~(17)cm~(-3)时,电池的转换效率可达14.90%,温度系数为-0.021%K~(-1).仿真结果为Zn(O,S)缓冲层用于CZTS太阳电池提供了一定的指导.     

1MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池变温光致发光研究

对1 MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池在30~290K温度范围进行了变温光致发光光谱测量,分析了辐照电池样品的发光峰位、发光强度随温度的变化.并用Arrhenius方程对发光强度随温度的变化进行拟合,得出了辐照太阳电池的非辐射复合中心分别为H2(EV+0.41eV)和H3(EV+0.71eV).