高效GaAs/Si叠层电池设计优化

模拟一种高效GaAs/Si两结叠层电池结构,将硅材料作为叠层电池的一个底电池利用起来,拓展光谱吸收.分别讨论了隧穿结和子电池对叠层电池的影响,结果表明薄的GaAs隧穿结可以获得高效率的叠层电池,1.05μm厚的顶电池基区是子电池电流匹配的最优条件,厚的底电池有助于叠层电池效率的提高.优化后的叠层电池在一个太阳,AM l.5G光照条件下,效率可达到43.86％,其相应的开路电压Voc=1.76 V,短路电流密度Joc=28.64 mA/cm2,填充因子FF=87.25％,该设计为硅基高效太阳能电池的制备提供理论参考.     

非晶硅/晶体硅(a-Si/c-Si)异质结

通过对非晶硅/晶体硅(a-Si/c-Si)异质结能带不连续、发射结掺杂以及界面态密度进行分析,研究它们对a-Si/c-Si异质结的界面特性,以及a-Si(N+)/c-Si(P)结构电池性能的影响.研究发现,能带不连续以及a-Si发射结高掺杂有利于实现界面复合机制由以悬挂键复合主导的复合机制向由少数载流子复合占主导的SRH(Shockly Read-Hall)复合机制转变,有效降低界面复合速率.AFORS-HET软件模拟显示：在c-Si(P)衬底掺杂浓度为1.6×1016 cm-3时,a-Si(N+)发射结掺杂浓度大于1.5×1020 cm-3是获得高电池效率的必要条件;与短路电流密度相比,开路电压受a-Si/c-Si界面态密度影响更明显.     

硅锗光子晶体复合电极对非晶硅电池性能的影响

采用离子液体电沉积法辅助胶体晶体模板法在非晶硅电池板的ZnO:B表面构筑硅锗光子晶体,制备出ZnO/Si Ge-PCs/Ag(ZnO/SiGe Photonic Crystals/Ag)复合背电极,并研究了ZnO/SiGe-PC/Ag复合背电极与ZnO/Al背电极的非晶硅电池的光电性能.实验结果表明,基于ZnO/SiGe-PCs/Ag复合结构背电极能够提高非晶硅太阳能电池的外量子效率和短路电流密度;并且,随着硅锗光子晶体孔径的增加,电池的效率明显增加.这种新型的光子晶体复合电极结构,对于改善非晶硅叠层电池的光电效率和光电流匹配问题提供一种新途径.     

柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池

报道了对柔性村底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究结果.首先采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法在不锈钢柔性衬底上制备了微晶硅太阳电池,发现合适的硅烷浓度和引入Ag/ZnO背反射镜可提高微晶硅太阳电池的性能,使之作为叠层太阳电池的底电池.然后将不同厚度的硅基p+/n+隧穿结应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响,发现p+层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n+层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在最佳值.获得了光电转换效率为11.26%(AM1.5,1000W/m2)的不锈钢柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池.并进行了大面积化工作,在不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底上分别获得了光电转换效率为5.89%(25cm2,AMO,1353W/m2)和5.82%(4cm2,AMO,1353W/m2)的叠层太阳电池.     

MoSi2／Si3N4叠层复合材料的制备及结构表征

以金属间化合物MoSi2为基体,Si3N4为夹层材料,采用常压烧结法制备MoSi2/Si3N4叠层复合材料.通过SEM、XRD、EPMA等对其结构与性能进行分析.结果表明,所制备的叠层复合材料,其界面结合紧密,相容性好;界面处有相互扩散,无不良反应;低温韧性有所改善.     

新型高效聚合物/富勒烯叠层有机光伏电池研究进展

该文主要通过对聚合物/富勒烯叠层太阳能电池的内部机理进行分析,从器件结构优化、形貌控制和界面修饰等不同侧面介绍了提高聚合物/富勒烯叠层太阳能电池性能的方法,讨论了各种器件的结构和能量转换效率,并对其未来的发展做出了展望.     

Sb2Se3-Sb2S3两端叠层薄膜太阳能电池

设计并制备一种全锑基两端叠层薄膜太阳能电池，其结构为ITO/CdS/Sb₂S₃/Au/ZnO/Sb₂Se₃/Au.通过快速热蒸发法制备Sb₂Se₃和Sb₂S₃薄膜，该薄膜具有良好的结晶性.测试表明，器件中各层薄膜的能级互相匹配，并且可实现光谱的分段利用. Sb₂Se₃-Sb₂S₃两端叠层电池的光电转换效率达到3.25%,其开路电压为0.98 V,可基本实现开压叠加.     

非晶硅薄膜太阳能电池热模型的模拟与实验研究

为了研究柔性非晶硅薄膜太阳能电池(a-Si PV)在晴和多云天气下的温度值,基于能量守恒法建立了a-Si PV的光热模型,考察了各部分参数取值,编写了微分方程的求解程序,并设计研制了一套实验模型进行验证.实验结果表明:a-Si PV电池的温度受日照辐射强度的影响最为显著;安装角度和环境温度也在一定程度上影响a-Si PV的温度值;晴天时的温差大于多云天气下的温差.实测值与模拟值对比表明:该模型可以准确模拟PV温度在晴和多云天气下的变化;数值结果与实验结果最大差值为3.9°C,主要原因是多云天气日照辐射强度的波动性和PV材料热容引起的热响应时滞.建立的a-Si PV热模型考虑了主要的影响因素,可较为准确地得到在晴和多云天气下的温度变化.     

叠层太阳能电池研究进展和发展趋势

叠层太阳能电池结构可以拓宽吸收光谱,最大限度地将光能变成电能,提高了太阳能电池的能量转换效率,这类太阳能电池是目前研究的热点.本文集中介绍了非晶硅叠层太阳能电池、多元化合物叠层太阳能电池和染料敏化叠层太阳能电池的研究现状,对它们的结构、性能指标和效率等做了介绍和评估,指出了各自的优缺点,分析了阻碍叠层太阳能电池进一步发展和应用的制约因素主要有两个:很难找到两种晶格匹配良好的半导体晶体;对环境友好,价格合理,来源丰富的太阳能电池材料很稀少.非晶硅系叠层太阳能电池对材料纯度要求较高,价格贵;化合物太阳能电池虽然转换效率高,但是电池材料对环境造成污染;而染料敏化叠层太阳能电池制作工艺简单,电池材料来源丰富,必将是今后发展的趋势.     

Blue emission from hydrogen-containing a-Si：H／SiO2 multilayers and the investigation of its mechanism

A series of hydrogen-containing a-Si:H/SiO2 multilayers with different a-Si:H sublayer thickness were fabricated by layer-by-layer deposition and in situ plasma oxidation in a plasma-enhanced chemical vapor deposition system (PECVD). Optical induced blue emission from the samples was observed by the naked eye at room temperature, which has never been reported in the luminescence study of Si/SiO2 multilayers up to now. Both the photoluminescence (PL) peak and the absorption edge show a blue shift as the a-Si:H sublayer thickness decreases. The origin of the blue emission and the effect of hydrogen are discussed.     

a-Si:H/a-Si_(1-x):Ge_x:H PIN二重结太阳电池的设计与计算

本文根据a-Si材料的性能参数,计算了pin器件中的结电场分布ε(x)及其极小值ε_(min),求出在一定条件下的满足全收集的最佳(大)i层厚度,并在这个基础上较严格地计算了E_(g1)=1.9eV的a-Si:H和E_(g2)=1.5eV的a-Si:Ge:H两种材料的pin单结太阳电池及由它们组成的二重结器件的光伏特性,在条件相近的条件下,a-Si:Ge:H pin单结太阳电池的效率与Mitchell的实驻结果相当接近。我们的二重结计算结果与DMM在相近条件下估算的结果接近。     

非晶硅太阳电池因最大功率点分散引起的附加衰降

实验发现，小面积非晶硅电池经光照后，不仅转换效率下降，最大功率点也要发生移动。由非晶硅薄膜的不均匀性，各小面积电池的最大功率点的移动也不相同，引起最大功率点更加分散，因而给大面积电池带来额外的衰降。经过理论分析，计算了最大功率点分散造成的功率扣，提而估算了这种额外降的大上。结果表明，对一个单元的大面积电池，附加降并不太大；而对串联集成后的电池，附加衰降比较严重。对这个结果和所用的方法进行了讨论。     

a—Si／c—Si异质结太阳能电池制造中的技术分析

应用数值模拟方法计算ｐ（ａ－Ｓｉ：Ｈ）／ｎ（ｃ－Ｓｉ）异质结和ｐ（ａ－Ｓｉ：Ｈ）／ｉ（ａ－Ｓｉ：Ｈ）／ｎ（ｃ－Ｓｉ）结－异质结太阳能电池的电场强度分布，指出异质结电池制造中对ａ－Ｓｉ：Ｈ膜厚的选择，进而对嵌入本征ｉ（ａ－Ｓｉ：Ｈ）层的结－异质结太阳能电池设计进行分析并讨论其稳定性     

带有CGL：B：C的大面积a－Si：H太阳电池的研制

报导了在Ｐ／Ｉ界面引入ＣＧＬ：Ｂ：Ｃ＊缓冲层对大面积（２７９０ｃｍ２）单结集成Ｐ－Ｉ－Ｎ型。ａ－ＳＩ：Ｈ太阳电池性能影响的研究结果．实验发现：带有ＣＧＬ：Ｂ：Ｃ层的ａ－ＳＩ：Ｈ太阳电池性能的提高主要是填充因子ＦＦ的增加所导致，实验所得电池的ＦＦ平均达６０．３３％，平均有效面积转换效率ＦＦ达６．０％，分别比目前的生产水平（ＦＦ＝５３．９％，ＥＦ＝５３％）提高了１１．９９％和１３．２％．最后，依据建立的电池能带模型，从理论上解释了引入ＣＧＬ：Ｂ：Ｃ后电池性能得以提高的原因．     

非晶硅／多晶硅太阳电池吸收层厚度的设计优化

为非晶彬多晶硅太阳电池设计增加了一层重掺杂的非晶硅薄膜作为背场,利用AMPS程序模拟发现电池的光伏性能明显改善．模拟中还发现,有无背场时,电池的转换效率分别在吸收层厚度为5μm和15μm时达到峰值,故有背场的太阳电池更有利于节约材料,降低成本．     

a－Si：Hp－i－n型太阳能电池中的载流子俘获效应──a－Si：H太阳能电池稳定性研究

本文基于我们的实验结果，应用Ｓｃｈａｒｆｅｔｔｅｒ－Ｇｕｍｍｅｌ解法数值求解Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，对经高强度光辐照过的ａ－Ｓｉ：ＨＰ－ｉ－ｎ型太阳能电池进行计算机数值分析。结果表明，随着光辐照发生的载流子俘获所造成的ａ－Ｓｉ：Ｈ中空间电荷净增加或减少都会使电池内部电场分布产生变化和准中性区（低场“死层”）的出现。这是ａ－Ｓｉ：Ｈｐ－ｉ－ｎ型太阳能电池光致性能衰退的重要原因。于是，一条提高ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳能电池稳定性的新途径有可能被提出。     

多重p-i-n a-Si太阳电池

一种新型的a-si太阳电池已被研制出。该种电池是由多重p-i-n单元电池组成,其开路电压V_oc几乎和p-i-n单元数成正比。     

多结叠层太阳电池中隧穿结的性能优化

提高太阳电池的转换效率是人类利用和发展太阳能技术的主要追求目标,目前有望大幅度提高转换效率的一个最直接手段就是采用多结叠层太阳电池.开发研制电学和光学损耗极小的隧穿结,是提高多结叠层太阳电池性能的有效途径.从材料、掺杂剂和掺杂浓度的选择以及结构的优化等诸多方面,阐述了改善隧穿结性能的理论方法和技术措施.对优化隧穿结的沉...