叠层太阳电池的研究进展

由不同禁带宽度的子电池组合成的叠层太阳电池,可以有效增加太阳电池对入射光子的能量吸收,以达到提高其转换效率的目的.本文评述了各类叠层光伏器件,如化合物叠层太阳电池、硅基叠层太阳电池、聚合物叠层太阳电池和染料敏化叠层太阳电池的光伏性能与研究进展,并提出了提高叠层太阳电池转换效率提高的某些技术对策.     

晶体硅太阳电池热电集成组件的集热特性

【目的】研究晶体硅太阳电池作为集热芯实现热电集成的可行性。【方法】基于硅基太阳电池的输出特性,通过优化设计组件结构和层压工艺技术条件,研制出晶体硅太阳电池光伏光热一体化集成组件。【结果】对组件集热性能进行了室外实地实验测试和对比试验,发现热电集成单组件发电峰值功率达到100 Wp,同时可平均日产40~60℃热水50kg,综合利用效率达到50%以上。【结论】试验表明将太阳电池片作为热水系统吸热板芯片是可行的,且组件的热电性能均能得到有效改善。     

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

为了提高晶体硅太阳电池的光电转换效率，研究了用等离子增强化学气相沉积（PECVD）的SiNx：H作为晶体硅太阳电池的表面钝化及减反射膜对电池性能的影响，并采用不同的工艺路线制备了不同类型的电池。实验发现：同SiNx：H比较，SiNx:H/SiO2双层光学减反射结构对晶体硅太阳电池能起到更加有效的表面钝化作用，提高了太阳电池的光电转换效率。基于界面物理，提出了一种新的能带模型，解释了用不同实验方法制作的晶体硅太阳池性能的差异。     

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。     

曹镛院士团队瞄准聚合物太阳电池能量转换效率 项目研究水平世界领先

正聚合物太阳电池是一种新型光伏器件,具有制备成本低、重量轻、可制备成柔性器件等优点,与无机半导体太阳电池有很强的互补性。为解决制约聚合物太阳电池能量转换效率不高的问题,中国科学院院士、华南理工大学曹镛教授带领团队从材料和器件两方面提出了原创性的新策略,并取得了重大的研究进展,多次在文献中公开报道该项目研     

晶体硅太阳电池缺陷分析

晶体硅太阳电池的出现,为人们生活提供了新的便利,但是这种电池在使用中也存在一定缺陷.该文主要对晶体硅太阳电池缺陷进行分析,总结了晶体硅太阳电池的缺陷分类评价体系,从体系标准和缺陷类型的角度,列出常见的缺陷判定方法,然后对两种典型缺陷进行分析,主要有边缘漏电和裂纹,通过这种方式能够使相关人员更加快捷的掌握电池的具体情况,采取相应措施,确保晶体硅太阳电池的问题能够得到及时的修复,解决存在的隐患,让晶体硅太阳电池在使用中更加安全.     

基于CH_3NH_3PbI_3钙钛矿量子点的荧光集光太阳能光伏器件

荧光集光太阳能光伏器件作为分布式能源发电装置,具有集成到建筑物的潜力,并且可以在没有冷却和追踪系统的情况下实现高聚光比,从而降低光伏发电成本.胶体量子点被认为是一种优异的荧光集光太阳能光伏器件荧光材料,但自吸收问题仍然阻碍了量子点荧光集光太阳能光伏器件效率的提高.通过简单易操作的配体辅助再沉淀技术合成了CH_3NH_3PbI_3钙钛矿量子点,并由注射法制得尺寸为78 mm×78 mm×7 mm的荧光集光太阳能光伏器件.通过优化材料合成,减少了量子点材料吸收和发射光谱之间的交叠,进而抑制了光波导传输过程的自吸收损失.器件光伏性能测试结果表明,所制作的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿量子点荧光集光太阳能光伏器件光学效率为24.5%,光电转换效率达到3.4%,在光伏建筑一体化中具有潜在的应用前景.     

微晶硅膜MIS结构光位敏探测器的研制

采用快速退火工艺，促使非晶硅膜固相晶化，获得具备器件质量的微晶硅膜，以此晶化膜作基本材料，采取侧向光伏效应的工作模式，以金属－绝缘体－半导体（ＭＩＳ）结构成功地研制出了一维微晶硅膜的光位敏探测器，实验结果表明，该器件具有非晶硅器件与晶体硅器件互补兼容特色。     

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.     

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%.     

活性层薄膜结构对有机光伏器件性能的影响

用P3HT作为电子给体,PCBM作为电子受体,制备了分层(单异质结)和共混(体异质结)2种不同结构的太阳电池,对其光电特性进行了表征,分析比较了不同结构对器件性能影响的物理机制.结果表明:所制备器件的开路电压分别为0.521 V和0.581 V,能量转换效率分别为0.67%、1.98%,体异质结结构可有效地改善太阳电池的输出特性.     

表面陷光技术及其在太阳电池中的应用

采用各种表面陷光技术可以增强太阳电池表面的光吸收,由此能够提高太阳电池的能量转换效率.本文评述了采用表面织构、表面等离子增强效应、光子晶体、透明导电氧化物薄膜等表面陷光结构的光学特性,及其在改善太阳电池光伏性能方面的研究进展.指出了各自潜在的优势和存在的问题,并提出了未来研究的若干技术对策.     

高倍聚光光伏模组中不同二次聚光结构性能研究

目前高倍聚光光伏(high concentrating photovoltaic,HCPV)模组效率与III-V多结高倍聚光太阳电池效率相比还有很大差距;而在高倍聚光光伏模组中,常用菲涅尔透镜及二次聚光器作为聚光器件。不同的聚光结构会对光照及温度分布产生影响,进而影响模组整体的输出特性。通过对室外条件下不同二次聚光类型的高倍聚光光伏模组性能进行实验探究。结果表明二次聚光棱镜模组具有较好的温度均匀性和光线接收角,实际发电性能较优。对于二次聚光模组的设计具有参考意义。     

高倍聚光光伏模组中不同二次聚光结构性能

目前高倍聚光光伏(high concentrating photovoltaic,HCPV)模组效率与III-V多结高倍聚光太阳电池效率相比还有很大差距;而在高倍聚光光伏模组中,常用菲涅尔透镜及二次聚光器作为聚光器件。不同的聚光结构会对光照及温度分布产生影响,进而影响模组整体的输出特性。通过对室外条件下不同二次聚光类型的高倍聚光光伏模组性能进行实验探究。结果表明二次聚光棱镜模组具有较好的温度均匀性和光线接收角,实际发电性能较优。对于二次聚光模组的设计具有参考意义。     

晶体硅太阳电池最大功率下负载的函数表达

从实际的晶体硅太阳电池电路基本方程出发，推导出晶体硅太阳电池最大功率下负载的函数表达。与传统的电工电路不同，太阳电池电路最大功率点下的负载大于太阳电池内阻，并随着温度的升高，其比值逐渐降低。实验结果与理论吻合。     

纳米硅(nc-Si∶H)/晶体硅(c-Si)异质结太阳电池计算机模拟

文章运用美国宾州大学发展的AMPS程序模拟计算了n-型纳米硅(n+-nc-Si∶H)/p-型晶体硅(p-c-Si)异质结太阳电池的光伏特性.结果显示,界面缺陷态是决定电池性能的关键因素,显著影响电池的开路电压(VOC和填充因子(FF).计算得到了这种电池理想情况下(无界面态、有背面场、正背面反射率分别为0和1)的理论极限效率ηmax=31.17%(AM1.5100MW/cm2 0.40～1.10μm波段).     

云南师范大学100 kWp光伏建筑一体化系统性能退化分析

对位于云南师范大学的光伏建筑一体化(BIPV)系统连续运行7 a后的性能退化进行了研究.结果表明,该光伏系统的长期运行性能并无明显下降,测得系统效率PR衰减率为0.87%/a,光伏组件的退化率为0.79%/a,均符合晶体硅光伏组件合理衰减范围.     

纳米光伏技术的现状与发展

介绍了传统薄膜太阳电池里的纳米结构和量子结构太阳电池，分析了纳米光伏技术的现状，提出了今后纳米光伏技术的发展方向。     

真空退火处理对光敏薄膜及聚合物太阳电池性能的影响

采用掺锡氧化铟玻璃作为衬底,制备了聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1-4-苯撑乙烯]光敏薄膜及其器件,研究了退火处理对薄膜形貌和光电性能的影响.透射光谱和AFM研究表明,退火处理改善了薄膜的表面形貌、降低了薄膜的光学能隙.另外,通过分析器件伏安特性发现,退火处理有助于提高薄膜的电导率和载流子迁移率.这些实验结果对于提高聚合物太阳电池的能量转换效率、改善器件的光伏性能具有非常重要的意义.     

柔性CZTSSe薄膜太阳电池的制备及扩散阻挡层对其性能影响的研究

在不锈钢衬底上,采用溶胶-凝胶后硒化退火工艺制备CZTSSe薄膜并构建成太阳电池器件.采用扫描电镜、X射线能量色谱仪和太阳电池测试系统对薄膜和柔性电池器件进行表征.研究结果表明:通过对比,430钢上制备的CZTSSe吸收层最符合制备高性能器件的要求;研究了不同扩散阻挡层对器件性能的影响,其中Ti阻挡层不仅可以促进CZTSSe晶粒长大,还可以显著提高电池的短路电流和填充因子,对电池的转换效率有大幅的提升,并最终获得了转化效率为1.19%的柔性CZTSSe薄膜太阳电池.