晶粒度、厚度和背表面复合速度对MIS Schottky势垒多晶Si薄膜太阳电池性能影响的理论分析和计算

本文运用晶界复合损失模型,分析计算了晶粒度和厚度对背面扬(Sn=0)和欧姆接触(Sn=∞)的MIS Schottky势垒多晶Si薄膜太阳电池光电流和短路电流的影响,并采用Green提出的少子隧道MIS二极管暗电流J_f公式,算出各种条件下的Voc和η。结果表明,用背面场代替欧姆接触能显著提高多晶Si太阳电池的Jsc、Voc和η,尤其在厚度较薄的条件下,这种提高更加显著,使得背面场MIS Schottky势垒多晶Si太阳电池在相当薄的厚度和不太大的晶粒度下,也能得到较高效率。这意味着在Schottky势垒多晶Si太阳电池中加背面场容易同时满足节省材料和工艺费用,以及获得较高效率等方面的综合要求,对降低太阳电池电功率成本有一定价值和意义。     

PECVD氮化硅薄膜工艺参数研究

根据太阳电池组件的结构和封装材料特性,设计出硅太阳电池片减反射薄膜的最佳厚度和折射率,利用泰勒公式进行优化PECVD制备氮化硅薄膜的工艺参数。通过实验,找出适合中电48所工业生产用管式PECVD制备氮化硅薄膜的工艺参数。     

n-β-FeSi_2/p-Si异质结太阳电池的模拟及优化

运用AMPS-1D软件对n-β-FeSi_2/p-Si结构的异质结太阳电池进行模拟,分别讨论了在其他参数不变的情况下,改变β-FeSi_2层的厚度、β-FeSi_2层的掺杂浓度以及改变太阳电池的工作温度对电池性能的影响。模拟结果表明:β-FeSi_2层厚度增加时,转换效率和短路电流有较大的提高;开路电压也略有提升;填充因子则随着厚度的增加呈下降趋势。β-FeSi_2层掺杂浓度增加时,转换效率和开路电压有较大的提高;短路电流略微有所减小;而填充因子则先增加后减小,最后趋于稳定。工作温度增加时,转换效率和填充因子减小,而短路电流和开路电压则增大。经过优化参数,该结构的太阳电池转换效率达到26.241%。     

低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究

晶体硅太阳电池生产中,降低表面反射率能够提高太阳电池短路电流和转换效率.纳米孔硅的表面反射率极低,但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面.采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析,来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素.研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高.长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低,因此平均反射率小于金字塔结构表面.但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高,而孔壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合,还会削弱表面钝化效果,因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用.所以,光利用和表面复合是抑制纳米孔硅太阳电池开路电压和短路电流的原因,而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因.     

用于太阳电池的AlSb多晶薄膜

该文采用多靶共溅射方法先预沉积了Al-Sb复合薄膜,然后在N2气氛下进行退火得到Al Sb多晶薄膜。用XRD分析了Al Sb多晶薄膜的结构,用XRF测定了Al和Sb的原子比。最后用AMPS-1D模拟了采用该Al Sb多晶薄膜的太阳电池的光伏特性。结果表明,共溅射的方法可以获得结晶性能良好的Al Sb多晶薄膜,并且使用该薄膜的太阳电池可以具有较高的转换效率。     

MEMS开关中氮化硅薄膜工艺研究

分析了沉积薄膜厚度、PECVD的薄膜沉积温度、反应气体形成的杂质以及多层薄膜之间热应力匹配等因素对薄膜残余应力的影响.应用光刻分割聚酰亚胺(PI)牺牲层、分层生长氮化硅薄膜及快速热退火等工艺减小薄膜残余应力,成功生长出了合格的氮化硅薄膜.     

纳米粉体材料氮化硅的ICP制备技术和红外光学特性

采用CP等离子体化学气相沉积技术,用硅烷和氮气为反应气体合成氮化硅纳米粉体．利用朗缪尔探针诊断了反应室内等离子体参数,得到不同位置、不同功率和不同气压下等离子体密度的变化规律．等离子体密度随着功率的增大而增大,随着气压的升高而减小,由于离子鞘层的存在,提供了局部等离子体密度稳定的区域．利用傅立叶红外光谱仪分析了氮化硅纳米粉体红外光谱和键态结构的特性,结果表明：氮化硅的表面特性和纳米材料的表面效应导致富氧层的存在．     

大面积CdS薄膜的沉积及其性质研究

采用化学水浴法(CBD)在30 cm x 40 cm TCO衬底上沉积了CdS多晶薄膜,研究了薄膜性质,并应用于太阳能光伏电池,制成了许多独立的小面积CdS/CdTe薄膜太阳电池.结果表明:刚沉积的CdS多晶薄膜性质具有较好的均匀性,适宜于制作大面积CdS/CdTe薄膜太阳电池组件.     

氮化硅薄膜的快速热处理在太阳电池中的应用

研究了低温等离子体增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅(SiNx)薄膜的快速热处理,发现一种能使硅片少子寿命(τ)显著提高的快速热退火工艺并对其机理和应用方法进行初步讨论.硅片在700℃、1 s的快速热处理下,τ提高200%左右,用PC1D--太阳电池模拟软件知其可带来0.54%的效率提高.同样的实验在已经扩磷的硅片上进行,少子寿命亦只提高55%.把上述研究和最新的激光烧穿接触工艺用于太阳电池,可使太阳电池效率有一定提高.     

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.     

材料带隙和阴极功函数对有机太阳能电池开路电压的分析

利用AMPS-1D软件研究了材料带隙和阴极功函数对异质结有机太阳电池的开路电压的影响。仿真实验结果表明:有机太阳电池的开路电压和材料带隙满足线性关系;活性层材料的带隙一定时,开路电压随阴极功函数的增大而减小,同时开路电压随温度的升高而减小,并呈现一次指数衰减的趋势;活性层内部载流子的复合率随阴极功函数的增大而增大,进而导致器件内部电场强度的减小。     

三结砷化镓叠层太阳电池的光学匹配设计与分析

电流匹配是两端式多结叠层太阳电池设计中的关键和难点;同时,合理的吸收光谱分布将有利于电流匹配的获得。文章采用TFC光学薄膜仿真软件,模拟与分析了三结砷化镓太阳电池的多层减反射膜、顶电池窗口层和顶电池等功能层的吸收谱、反射谱和透射谱,以及对太阳电池吸收光谱的影响,结合太阳电池性能分析,得出了几何结构优化设计,可确保较好的电流匹配。     

N~ P常规硅太阳电池退火效应的研究

研究了扩散成结后的退火处理对N~ 常规硅太阳电池性能的影响,结果表明退火处理能够提高太阳电池的转换效率,550℃左右退火后效率达到峰值;初步认为550℃左右的退火处理可使太阳电池基区和耗尽区内某种“基本”的深能级复合中心密度大幅度减小并使某些“非基本”的深能级复合中心消失,从而可恢复太阳电池基区少子扩散长度,减小耗尽区复合电流密度,提高太阳电池的转换效率。     

我校自主研制的单晶硅太阳电池转换效率达19.57%

近日,我校华南先进光电子研究院先进材料研究所自主研制开发的背面钝化单晶太阳电池(SM156BSP),经过国家太阳能光伏产品质量监督检验中心的第三方检测机构测试,转换效率为19.57%.研究团队新开发的背面钝化太阳电池,采用新的氧化铝原子层沉积技术与激光技术制备表面钝化层,以降低太阳电池背表面复合速率,从而提高电池的转换效率.通过新技术的应用,背面钝化单晶太阳电池相比     

PECVD氮化硅薄膜的沉积和退火特性

利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积了氮化硅薄膜,反应气体为氨气和硅烷.这些薄膜在不同条件(温度、时间和气氛)下进行了炉温或快速退火.对太阳电池而言,氮化硅薄膜不仅是有效的减反射层而且也有表面钝化和体钝化作用.利用椭圆偏振光谱、反射谱、红外吸收谱和准稳态光电导(QSSPC)分析了氮化硅薄膜的特性.实验发现随着退火温度的增加,氮化硅薄膜的厚度下降而折射率增加,可以归因于在退火过程中,薄膜愈加致密.红外吸收谱的研究发现,氮化硅中氢的含量在退火过程中有明显的下降,而QSSPC测量的样品寿命有同样的变化.这些结果显示氮化硅的钝化作用与其中的氢含量有关.     

双源真空蒸发制备CdS/CuInSe_2多晶异质结薄膜太阳电池

用双源真空蒸发制备CdS/CuInSe2多晶异质结薄膜太阳电池,并对电池的性能进行测试.在AM1.5,100mW/cm2的碘钨灯下,对1cm2的太阳电池测得其最大转换效率为6.2%.     

中频磁控溅射法制备掺氢氮化硅减反/钝化复合功能薄膜的研究

使用中频磁控溅射法制备了具有光学减反射与电学钝化的复合功能的氮化硅(SiN_x)薄膜,并对其结构和性能进行了综合研究。结果表明:在常规制绒硅片上沉积的两种不同折射率的单层SiN_x减反膜表现出优异的光学性能,其在300~1 100 nm波段的平均反射率由镀膜前的14.86%下降到镀膜后的5.50%和6.58%;若采用多层的氮化硅(m-SiN_x)+氮氧化硅(SiO_x Ny)薄膜作为减反层,则其平均反射率进一步下降到4.03%。同时,优化工艺制备得到的掺氢氮化硅(Si Nx∶H)薄膜,表现出良好的电学钝化特性。试验中分别制备了两种复合结构的薄膜,即SiN_x∶H(厚度15 nm)+m-SiN_x+SiO_xNy与SiN_x∶H(厚度30 nm)+m-SiN_x+SiO_xNy复合薄膜,其平均反射率分别为5.88%和5.43%;把这两种薄膜用于晶体硅太阳电池上,其开路电压则都达到了575 m V,表现出良好的性能。     

PECVD氮化硅薄膜的沉积和退火特性

利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积了氮化硅薄膜，反应气体为氨气和硅烷。这些薄膜在不同条件(温度、时间和气氛)下进行了炉温或快速退火。对太阳电池而言，氮化硅薄膜不仅是有效的减反射层而且也有表面钝化和体钝化作用。利用椭圆偏振光谱、反射谱、红外吸收谱和准稳态光电导(QSSPC)分析了氮化硅薄膜的特性。实验发现随着退火温度的增加，氮化硅薄膜的厚度下降而折射率增加，可以归因于在退火过程中，薄膜愈加致密。红外吸收谱的研究发现，氮化硅中氢的含量在退火过程中有明显的下降，而QSSPC测量的样品寿命有同样的变化。这些结果显示氮化硅的钝化作用与其中的氢含量有关。     

后处理对近空间升华法制备CdS薄膜性能影响研究

将近空间升华法（CSS）沉积所得的CdS薄膜进行退火处理,利用XRD、SEM、暗电导温度关系研究不同退火条件对CdS多晶薄膜性能的影响.结果表明退火后CdS多晶薄膜在（002）面上具有择优取向;退火促使再结晶并促进晶粒长大;暗电导(darkσ)随退火温度增加而增加,暗电导激活能(Ea)随退火温度的增加而减少.最后得到较优化的退火条件,获得适合作为CdTe太阳电池窗口层的CdS薄膜.     

P层厚度对InGaN单结太阳电池的影响

采用基于第一性原理和太阳电池基本方程的wxAMPS软件,在理想情况下,模拟计算了单结In0.65 Ga0.35 N太阳电池的光电特性。计算结果表明：当p层厚度从130 nm逐渐增加到220 nm时,入射的光子吸收能量减少,从而产生的光生载流子数目减少,进而引起了开路电压、短路电流密度以及电池的转换效率均逐渐减小,但是填充因子却反而逐渐增大,为对单结In0.65 Ga0.35 N太阳电池的设计提供了理论的参考依据。