In1-x GaxN/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-xGaxN/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。     

硅衬底对纳米ZnO/p-Si异质结酒精敏感性能的影响

采用射频磁控溅射的方法在不同电阻率的p型硅衬底上沉积氧化锌薄膜,制备了ZnO/p-Si异质结。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析ZnO薄膜的物相结构和表面形貌。研究室温下不同电阻率的硅衬底对ZnO/p-Si异质结电流-电压特性和酒精敏感特性的影响。结果表明:ZnO薄膜结晶情况良好,具有高度的c轴择优取向,表面颗粒分布均匀;ZnO/p-Si异质结酒精敏感性依赖于p-Si衬底,当p-Si衬底的电阻率为10～20Ω.cm时,其气敏性能最强;该异质结在+4.0 V的偏置电压下,对0.024 g/L酒精气体的灵敏度为39.7%。     

二硫化钼-硅异质结太阳电池的原位制备及器件模拟

 二维材料与晶体硅形成的异质结太阳电池是当前太阳电池研究热点之一,大多数研究都集中在石墨烯和硅形成的肖特基结太阳电池。为改善器件的能带结构,本研究采用具有一定禁带宽度的n-MoS₂二维半导体材料与p-Si 形成异质结太阳电池。通过实验研究了退火时间对MoS₂材料合成的影响,并对MoS₂-Si异质结的暗电流和光电流曲线进行测量和分析。通过异质结模拟软件wx-AMPS对MoS₂-Si异质结结构进行效率计算和能带分析,探讨了薄膜厚度和载流子浓度对器件开路电压的影响。     

ZnO欧姆电极制备与n-ZnO/p-Si异质结紫外光电特性

基于ZnO形成的机理,运用半导体能带理论,分析了金属和ZnO的欧姆接触和肖特基接触特性;在p-Si衬底上,采用直流及射频溅射获得掺Al的ZnO薄膜;用电子束蒸发In/Ag、In/Al、Ti/Au,微电子光刻工艺制作范德堡、传输线、梳状电极和n-ZnO/p-Si异质结UV增强光电探测器,并在200～500℃时,在氩气保护下制作合金样品,测量样品的I-V特性、电阻率、载流子浓度、异质PN结的UV光谱响应,以及对XPS结构组分进行分析等.测试结果表明,采用金属功函数低的In、Ti做中间导电层,并在400℃退火合金后,In/Ag、In/Al、Ti/Au与n-ZnO薄膜形成了良好的欧姆接触.     

基于扩散模型的ZnO/p-Si异质结伏安特性研究

为了揭示ZnO/p-Si异质结的导电机理,基于p-n结扩散模型和Anderson扩散模型推导了ZnO/p-Si异质结在理想情况下的伏安特性,并分析了掺杂浓度、工作温度以及能带补偿的影响.结果表明:当正向偏压超过势垒高度时,界面两边多数载流子由耗尽变为堆积,形成反向势垒,对异质结的正向电流起阻碍作用;当外加正向电压等于内...     

SnO2薄膜与n-SnO2/p-Si异质结光电特性的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立SnO2超晶胞模型并进行几何结构优化,对其能带结构进行了模拟计算．结果显示,导带底和价带顶位于G点处,表明SnO2是一种直接带隙半导体．同时,采用脉冲激光沉积法分别在蓝宝石衬底和Si衬底上制备出SnO2薄膜及n-SnO2/p-Si异质结．扫描电镜结果表明,SnO2薄膜晶粒均匀．霍尔测试结果表明,SnO2薄膜载流子浓度高达1.39X1020cm-3．吸收谱测试表明,SnO2薄膜光学带隙为3.37eV．n-SnO2/p-Si异质结的I-V曲线显示出其良好的整流特性．     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。     

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。     

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%.     

HIT太阳能电池性能的模拟计算

运用AFORS-HET程序,对带有本征层的异质结(HIT)太阳能电池结构参数进行模拟分析,研究透明导电氧化物薄膜(TCO)功函数、背电场、衬底厚度以及衬底材料的选择对电池性能的影响。结果表明:p型衬底结构电池TCO功函数越小越好,而n型衬底TCO功函数越大越好。背电场对电池载流子的传输和背表面复合有较大的影响。减小衬底的厚度造成光吸收减少,短路电流降低,电池效率有一定损失。从理论上分析,n型材料更适合作为电池衬底。通过优化电池结构,获得了p型衬底电池的最高转换效率为23.38%,n型衬底电池最高转换效率26.74%。     

Au/Ge/SiO2/p-Si结构中的电流输运特性

用射频磁控溅射双靶交替淀积的方法在p-Si(100)衬底上制备了Ge/SiO2薄膜,利用Au/Ge/SiO2/p-Si结构的I-V特性曲线研究了该结构的电流输运机制.分析表明,在较低的正向偏压和反向偏压下,电流输运机制分别为Schottky发射和欧姆输运电流;而在较高的正向偏压下,Frenkel-Poole发射和空间电荷限制电流两种机制共同作用.     

体硅阳极和薄膜微晶硅阳极聚合物顶发光白光器件

分别以p型体硅和p型薄膜微晶硅为阳极, 以掺入MEH-PPV的PFO为发光层, 以透明金属Sm/Au为阴极, 制作了顶发光白光器件。器件结构是: 硅阳极/PEDOT:PSS/MEH-PPV:PFO/Cs₂CO₃/Sm/Au。通过调节MEH-PPV在PFO中的质量百分比, 改进了白光器件的发射色度。当MEH-PPV的质量百分比为0.13%时, 发光在白光范围, CIE色坐标为(0.372, 0.391)。研究了器件发光效率对体硅阳极电阻率的影响, 当体硅阳极电阻率为0.079 Ω•cm时, 器件电流效率和功率效率都达到极大, 分别是0.191 cd/A和0.131 lm/W。以金属Ni诱导硅晶化的薄膜微晶硅为阳极, 通过调节Ni层厚度, 优化器件效率。当Ni层厚度为2 nm时, 薄膜硅阳极器件的电流效率和功率效率分别达到最大值: 0.371 cd/A和0.187 lm/W, 相对于最佳电阻率体硅阳极器件分别提高了94%和43%。     

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.     

MOCVD法制备TiO_2薄膜的光电化学性质研究

采用金属有机化学气相沉积 (MOCVD)法制备了TiO2 薄膜 ,测定了TiO2 薄膜的晶体结构 ,以 p -Si为基底电极 ,研究了TiO2 薄膜的光电化学性质 .经TiO2 修饰的p-Si电极 ,开路光电位增加近 2 0倍 ,并表现出很强的稳定性 ,是较理想的光电极材料及光电极修饰材料 .     

ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构的低温控制合成及其光电性能

通过选择性腐蚀ZnO纳米棒,在p型Si衬底上低温合成了ZnO纳米管阵列,构成ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构(n-ZnONT/p-Si).ZnO纳米管阵列光致发光谱显示,在378 nm处出现了很强的紫外发射峰,而在500 nm左右有一个较宽的绿色发光峰,表明ZnO纳米管具有较好的结晶性.电流-电压曲线显示,n-ZnONT/p-Si异质结构在光暗两种条件下都表现出了较好的整流特性.在紫外光照射下,反向偏压区电流出现了较大的变化,反映出n-ZnONT/p-Si异质结构有较强的紫外光响应,有望成为潜在的紫外光探测器件.     

聚苯胺修饰电极的研究

讨论了用电化学聚合法在铂、玻碳以及在p 型和n 型外延硅电极上生成聚苯胺膜的条件、膜的电活性与其变色性之间的关系。在有铂溅射薄层的n~+/p—Si光阳极上、膜的附着性较牢固、它使光阳极的稳定性得到改进。     

Silicon dots films deposited by spin-coating as a generated carrier addition layer of third generation photovoltaics

In this work, silicon ink composing of silicon powder and zinc oxide solution was formulated and spin-coated on quartz and n/p-Si substrates followed by drying the films under atmosphere at the temperature of 550°C. The results showed that this top-addition layer could be the highly promising layer for photo-generating carriers in third-generation photovoltaics to enhance blue-light absorption. X-ray diffraction and scanning electron microscopy techniques were used to study the presence of silicon and zinc oxide nano-crystallites. The thin films consisting of different energy bandgap of Si nanocrystals(～100 nm) with narrow bandgap and spherical Zn O:Bi nanocrystal(～20 nm) with wider bandgap could be obtained from the evidence of bandgap enlargement. The band gaps of the thin films were tunable by adjusting silicon dots density in Zn O:Bi film. Energy upshift of light absorption edge depended on the silicon dots density was observed in the range 1.6–3.3 eV related band gap enlargement by Tauc plot. Under illumination, a high photocurrent gain of the thin film comprised of low Si dots density coated on a quartz substrate was about 10~3 times higher compared with its dark current. This result is agreeably explained in terms of its lower superficial trap states at the interface between silicon and zinc oxide matrix. The composite layer can be applied to a third-generation solar cell with the efficiency 1.50% higher than that with a typical crystalline-Si solar cell.     

激光晶化多晶硅的制备与XRD谱

对氢化非晶硅（a-Si∶H）进行了脱氢和不同能量密 度的准分子激光晶化多晶硅的实验, 对所得样品用X射线衍射表征. 针对多晶硅（111）面特征峰的强度、 晶面间距和宽化信息, 分析了激光功率密度对晶化多晶硅结晶度和应力的影响, 根据谢乐公式（Scherrer）估算了晶粒的大小, 得到用准分子激光晶化多晶硅的较佳工艺参数, 并且验证了激光辐射对薄膜材料作用的3种情况.     

含纳米硅的SiO2薄膜电致发光的数值分析

考虑到薄膜中存在的缺陷对发光的影响,采用位形坐标为理论模型,对用射频溅射法制备的具有Au/(Si/SiO2)/p-Si结构样品的电致发光谱进行了数值分析.数值结果表明,在SiO2薄膜中存在2个缺陷中心,电子和空穴就是通过这些缺陷中心复合而发光.这一结论与实验符合得很好,并与量子限制效应-复合中心发光的理论结果相一致.