氢化纳米非晶硅(na-Si:H)p-i-n太阳电池

文章报道了通过适当氢稀释(RH=15)和合适的衬底温度(Ts=170℃)下,用PECVD制备得到的宽带隙氢化纳米非晶硅(na-Si:H)薄膜,并将其用作pin太阳电池的本征层。经过电池结构和工艺条件的优化设计,在p/i,i/n界面插入渐变带隙缓冲层,制备出了glass/ITO/p-a-SiC:H/i-na-Si:H/n-nc-Si:H/Al结构的pin太阳电池。电池初始开路电压(Voc)高达0.94V,同时还能保证0.72的填充因子(FF)。光电转换效率(Eff)达到8.35%(AM1.5,100mW/cm2)。     

活性层混合溶剂的选择对高分子太阳能电池性能的影响

高分子有机太阳能电池因为其简单的制作工艺和轻便稳定的特性而引起人们的广泛研究。控制活性层的形貌对于提高有机太阳能电池的光电性能有着至关重要的意义。使用两种不同的混合溶剂(氯仿/1,8-二碘代辛烷和氯苯/1,8-二碘代辛烷)来制备PTB7-Th:PC_(70)BM活性层。发现使用氯苯/1,8-二碘代辛烷能使活性层获得更好的相分离效果,从而有利于光的吸收和电荷的分离。相对于氯仿/1,8-二碘代辛烷,使用氯苯/1,8-二碘代辛烷的太阳能电池的光电转化效率从7.21%大幅提高到了8.86%。这主要来自短路电流密度(从15.1 mA/cm~(-2)提高至16.7 mA/cm~2)和填充因子(从61.2%提高至66.3%)的提高。结果表明使用氯苯/1,8-二碘代辛烷作为混合溶剂有利于制备高性能的基于PTB7-Th:PC_(70)BM的有机太阳能电池。     

活性层混合溶剂对高分子太阳能电池性能的影响

高分子有机太阳能电池因为其简单的制作工艺和轻便稳定的特性而引起人们的广泛研究。控制活性层的形貌对于提高有机太阳能电池的光电性能有着至关重要的意义。使用两种不同的混合溶剂(氯仿/1,8-二碘代辛烷和氯苯/1,8-二碘代辛烷)来制备PTB7-Th:PC_(70)BM活性层。发现使用氯苯/1,8-二碘代辛烷能使活性层获得更好的相分离效果,从而有利于光的吸收和电荷的分离。相对于氯仿/1,8-二碘代辛烷,使用氯苯/1,8-二碘代辛烷的太阳能电池的光电转化效率从7.21%大幅提高到了8.86%。这主要来自短路电流密度(从15.1 mA/cm~(-2)提高至16.7 mA/cm~2)和填充因子(从61.2%提高至66.3%)的提高。结果表明使用氯苯/1,8-二碘代辛烷作为混合溶剂有利于制备高性能的基于PTB7-Th:PC_(70)BM的有机太阳能电池。     

基于双阳极界面修饰层有机太阳能电池研究

为提高有机太阳能电池的能量转换效率,提出一种基于双阳极界面修饰层的有机太阳能电池优化方案。该方法主要采用四氟乙烯( PTFE: Polytetrafluoroethylene) 和五氧化二钒( V2O5: Vanadiumpentoxide) 作为阳极界面修饰层,制备了器件结构为ITO/PTFE/V2O5 /PCDTBT ∶ PC71 BM/LiF/Al 的有机太阳能电池。测试结果表明,引入PTFE/V2O5双阳极界面修饰层的有机太阳能电池的能量转化效率最高可达6． 52%。相比于V2O5单阳极界面修饰层器件效率提高了11． 5%。测试结果证明双阳极界面修饰层的功函数与PCDTBT 材料的HOMO 能级更加匹配,有利于空穴的传输和提取。同时PTFE/V2O5 改善了氧化铟锡( ITO) 表面形貌,减少界面缺陷,抑制了界面处载流子的复合。     

双重优化对基于P3HT:PCBM有机太阳能电池效率的提高

有效提高太阳能电池对光的吸收效率是提高太阳能电池能量转换效率的重要因素.在以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体材料,[6,6]-phenyl C60-butyric acid methyl eater(PCBM)为电子受体材料的有机太阳能电池中,Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)与活性层之间插入不同厚度的P3HT层,并在P3HT层最佳厚度的基础上,进一步在活性层中掺杂不同比例的Ag纳米粒子,双重优化了电池器件.当插入45 nm的P3HT层及掺杂质量比为5%的Ag纳米粒子时活性层薄膜的形貌及内部结构得到了改善,电池对光的吸收,及外量子效率得到了显著地提高,并出现红移现象.在25°C,光强为100 mW/cm2的条件下测量其短路电流密度JSC为11.21 mA/cm2,能量转化效率PCE为3.79%.     

氧化石墨烯复合薄膜对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响

为了提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率,在太阳能电池的电子传输层(Ti O2)和光吸收层(CH3NH3Pb I3)间掺入一层氧化石墨烯(GO)薄膜.通过扫描电子显微镜、X线衍射和紫外-可见分光光度计对钙钛矿太阳能电池的形貌和元素进行表征,利用介电-频谱测试仪和太阳能电池I-V测试仪分别对钙钛矿太阳能电池的介电性能和光电性能进行分析.实验结果表明:对比掺杂GO前后钙钛矿太阳能电池的光电性能,样品对紫外-可见光的吸收明显提升,介电损耗减小,模拟太阳光光照下光电流密度明显提高,达到15.15m A/cm2,开路电压达到0.537 V.实验表明掺入GO后,钙钛矿太阳能电池的光电性能显著提高.     

多光学间隔层结构的聚合物太阳能电池

为提高聚合物太阳能电池中有源层的光吸收,提出了一种新型结构的器件———具有多光学间隔层结构的 聚合物太阳能电池,该结构通过调节多光学间隔层折射率的分布方式,调节有源层内光电场的分布,使有源层 对入射光得到充分吸收,进而优化器件性能。采用传输矩阵法对这种多光学间隔层聚合物太阳能电池进行了 光学模拟,探索了多光学间隔层折射率的分布方式对倒置结构聚合物太阳能电池器件有源层光电场的分布和 短路电流密度( Jsc) 的影响。模拟选取的多光学间隔层是通过在ITO( Indium Tin Oxide) 玻璃衬底上依次旋涂未 掺杂ZnO 和掺杂浓度分别为0． 002 5 mol /L,0． 005 mol /L,0． 01 mol /L 的铯掺杂氧化锌( CZO: Cs doped Zinc Oxide) 薄膜制备而成的。模拟结果显示,采用从上到下铯掺杂浓度依次增加的多光学间隔层结构能有效提高 器件有源层对入射光的光吸收和短路电流密度。     

铅基钙钛矿太阳能电池界面工程的研究

在wxAMPS太阳能电池数值模拟软件微平台上,对ITO/ZnO/界面层(IFL)/MAPbI₃/Sprio-OMeTAD/Au结构的钙钛矿太阳能电池(PSCs)的电子传输层(ETL)/吸收层的界面工程进行研究。结果表明:在界面层缺陷密度低于1014 cm-3时,PSCs的电池性能几乎不变,当缺陷密度高于1014 cm-3时,PSCs的电池性能急剧下滑。当界面层与吸收层亲和势差(Δχ)在-0.7~-0.1 eV范围时,各项电池性能参数均随Δχ的增大而增大;当Δχ在-0.1~0.5 eV范围时,各项电池性能呈平缓增长;当Δχ大于0.5 eV时,电池的短路电流(J_SC)呈平缓增长趋势,而开路电压(V_OC)、填充因子(FF)及光电装换效率(PCE)快速降低。当带隙E_g在0.9~1.4 eV范围内增大时,PSCs的V_OC、FF和PCE均上升;当带隙E_g大于1.4 eV,PSCs的各项性能参数基本不变。     

a-Si_XC_(1-X)∶H薄膜的制备及其特性的研究

作为目前研制非晶硅太阳能电池的重要材料之一:a—Si_xC_(1-x)∶H 薄膜,最近已在我们实验室制备出来了。我们已对这种材料的性能:如红外吸收振动谱(IR)、化学分析电子谱(ESCA)、电子自旋共振谱(ESR)、光电导与暗电导之比(σP/σD)、光学禁带宽度(Eopt)的测量、以及制备的工艺条件等,作了初步的分析,现将实验结果简报如下:     

基于Overlay Test评价应力吸收层 抗反射裂缝性能

为了更好地评价应力吸收层的抗反射裂缝性能,提出采用Overlay Test(OT)试验测定SBS、WTR和WTR/APAO改性沥青应力吸收层在常规条件、浸水和长期老化后的抗反射裂缝性能.研究发现,试验周期数、荷载损失率和总断裂能能够很好地表征应力吸收层的抗反射裂缝性能;第一周期最大荷载和临界断裂能是评价初期开裂的指标.试验发现3种应力吸收层在常规条件下均有良好的抗反射裂缝性能,但是水损坏对WTR/APAO的抗裂性能影响较大,长期老化后WTR和WTR/APAO的抗反射裂缝性能大大降低.3种应力吸收层的OT试验最大荷载-周期数曲线符合幂函数变化规律.     

基于光电子晶体的高效太阳能电池反射器的研究

薄膜太阳能电池的出现大大降低了太阳能电池的生产成本,但其光电转化效率明显低于传统太阳能电池。这是由于薄膜太阳能电池过薄的吸收层严重降低了电池对长波长入射光的捕获效率。为了提高薄膜太阳能电池对长波长入射光的捕获效率,可在电池吸收层背部增加一个反射器。该文从一维光子晶体的结构特点出发,在证明一维光子晶体中具有光子禁带的基础上,通过获取的数值,模拟计算出了一维光子晶体禁带的随周期数、折射率比值等。同时,提出了一种新型的展宽全方向反射带的方法,并且设计了一个由三个基本一维光子晶体合成的一维结构,得到了较大的全方向反射带。     

基于沥青加铺路面的应力吸收层指标的研究

针对旧水泥混凝土路面沥青加铺路面反射裂缝比较突出的问题,对扬州地区的典型加铺路面(328国道海宁线仪征段133K～146K和158K～163K)进行深入的调查,得出反射裂缝主要取决于接缝处治不合理和层间粘结强度不足。本文通过大量的应力吸收试验,对9种粘层沥青类型、"两油一料"的应力吸收层结构以及不同级配的应力吸收层集料的进行剪切和拉拔试验,确定了最佳的粘层沥青类型和撒布油量以及应力吸收层集料的级配类型。结果表明:壳牌沥青其作为粘结层抗剪切和抗拉拔强度最大;"两油一料"撒布时,最佳沥青撒布油量为:第一层1.0kg/m2,第三层0.5kg/m2;集料选择单一粒径粘结效果最好。     

应力吸收防水粘结层防治反射裂缝性能的研究

为了防治旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝的产生,研发了应力吸收防水粘结层（SAWI）。该材料是一种使用高弹改性沥青、砂粒式富沥青断级配沥青混合料,具有低模量、高韧性、高粘性、防渗等特点,可以有效的吸收由于旧水泥板运动产生的应力,阻止反射应力进一步向上传递。应用APA试验结果证明其疲劳寿命是普通沥青混凝土的3.32倍;渗水系数为0,可以防止水分进入路面结构,即使面层产生了裂缝仍然可以起到防水的作用;具有很好层间结合能力, 60℃的真空毛细管粘度超过30MPa•s;具有很好的低温性能,-10℃的弯曲破坏应变是规范要求的5.36倍。该夹层结构在几条高速公路中得到了应用,防治反射裂缝效果良好。     

TiO_2/Si复合材料的制备及其性能分析

Si(硅)是一种比较常见的半导体材料,在许多个领域之中得到了广泛的应用,如太阳能电池、光电材料等,并在这些领域之中发挥着非常重要的作用。但是,因为空气折射系数与硅的折射系数两者之间存在着非常大的差别,从而导致光波在界面处出现了比较严重的反射损失。为降低界面反射损失,必须在硅半导体材料的表面加镀一层渐变层材料,且该渐变层材料的折射率应当处于1.0~3.5之间。TiO_2,即钛白粉,其折射率为2.73,且具有成本低、耐腐蚀、无毒、光催化活性较高、化学性能稳定以及氧化还原电位高等一系列的优势,因此,其被看作是一种十分理想的光催化剂。     

完全匹配层吸收边界条件的研究

边界反射是数值模拟中的一个关键问题。构建完全匹配层(PML)吸收边界条件是消除边界反射的理想方法之一。此方法是在研究区域的边界上加入吸收层,使边界上传入吸收层的波随传播距离按指数规律衰减,不产生任何反射,达到消除边界反射的目的。首先给出了二维声波方程完全匹配层的公式,然后通过地面地震模型和井间地震模型数值算例与常规吸收边界条件进行了比较。结果表明,PML边界条件具有吸收更干净、相位对应关系好且能够吸收各种角度的边界反射等优点,从而验证了完全匹配层吸收效果的优越性。     

多层吸波材料的优化设计模型

通过优化设计,建立了多层吸波材料的理论模型.研究结果表明,多层吸波材料的最大吸收反射率与材料厚度的成单调递增关系,同时频宽却向低频方向发生偏移;反射损失(RL)-10d B的频宽随着厚度增加而减小;双层吸波材料的吸波频率范围比单层吸波材料的宽,三层吸波材料的吸波频宽进一步增大,且在C波段和Ku波段有最大反射损失吸收峰.各单层吸波材料具有不同的电损耗和磁损耗性能,经过优化设计复合后,多层吸波材料中各层吸波材料的优异性能的合理叠加使吸波频宽增大.模型的计算结果与实验测定结果的吻合度很好.     

MoO3背界面修饰对柔性CZTSSe太阳能电池性能的影响

针对高温硒化过程中铜锌锡硫硒（CZTSSe）太阳能电池背界面不稳定问题，提出在柔性Mo衬底上蒸镀MoO₃薄层，阻隔CZTSSe吸收层与Mo的直接接触，抑制背界面处CZTSSe吸收层与Mo发生分解反应.材料表征及性能测试表明，MoO₃修饰能促进背界面处CZTSSe吸收层的生长，提高CZTSSe吸收层的结晶质量，实现了CZTSSe吸收层由双层结构向“三明治”结构的转变.实验证明，加入10 nm的MoO₃薄层，开路电压与短路电流有大幅提升，能得到最佳的器件效率，效率从6.62%提升到7.41%.     

Ni/SWNTs纳米材料抗氧化和电磁波吸收特性研究

为了提高单壁碳纳米管(SWNTs)的电磁波吸收能力,该文采用化学镀的方法在SWNTs表面镀覆一层金属镍。观察和分析了镀层的形貌、成分和微观结构。使用矢量网络分析仪测试了镀镍碳纳米管/石腊(Ni/CNTs/PAR)复合材料在8~18 GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率。透射电镜观察结果和X-ray能量散射图谱表明SWNTs表面包覆了一层致密的金属镍;热重分析曲线显示表面镀镍处理将SWNTs的抗氧化温度从400℃提高到650℃;测得的电磁参数表明Ni/SWNTs/PAR复合材料在测试频域内具有良好的电磁介电性能;当该复合材料厚度为2.0 mm时,在低频的X波段(8.2~12.4 GHz)约有2.5 GHz的频域反射损失超过了10 dB,表明该复合材料在X波段具有良好的电磁波吸收性能。     

旋涂热解法制备高化学计量比的SnS薄膜

为制备高化学计量比的SnS薄膜,使用一种简单的旋涂热解法,在空气中以载玻片和FTO为衬底,在热解温度分别为280℃、320℃和360℃条件下制备了系列SnS薄膜,并采用EDS、XRD、Raman、SEM、UV-Vis-NIR等手段研究了热解温度对SnS薄膜元素组成、晶相、形貌、光学吸收等的影响。结果表明,在热解温度为320℃热解10min时,获得的SnS薄膜Sn/S的原子比为1/0.99,直接禁带宽度为1.46eV,十分接近太阳能电池吸收层的最佳禁带宽度1.50eV,在太阳能电池吸收层材料领域具有重要潜在应用价值。     

常用光源对太阳能电池性能影响

太阳能电池是将光能转换成电能的装置。光是太阳能电池工作的必要条件,光的强度与频谱直接影响太阳能电池的光电转换效率。 一、光与太阳能电池 1、太阳能电池的工作原理 光子被半导体吸收并在此过程中产生载流子:电子与空穴。它们向结扩散,PN结内部的强电场使电子、空穴分离,从而在外电场中产生电压与电流。 射向半导体的光子一部分被半导体反射,一部分被半导体吸收。半导体吸收hγ>Eg的光子能产生一个而