平面结构NiO/FAPbI_3钙钛矿太阳电池的性能研究

采用一步溶液法构筑了反式结构NiO/NH_2CH=NH2PbI_3(FAPbI_3)/PCBM/Ag钙钛矿电池。本文研究了钙钛矿薄膜FAPb I3结晶性、表面形貌及光电性能的影响。实验结果表明构筑反式钙钛矿电池短路电流Jsc=15.89 mA·cm-2,开路电压Voc=0.8 m V,填充因子FF=32%,光电转换效率为PCE=4.49%。     

宽光谱高效硅基薄膜太阳电池的基础研究报告

介绍高绒度MOCVD-ZnO:B透明导电薄膜用作非晶硅太阳电池前电极、非晶硅太阳电池BZO/p-a-SiC:H接触特性改善、非晶硅界面缓冲层对非晶硅锗电池性能的影响以及非晶硅锗电池性能的调控等方面的研究内容及结果。首先我们将自行研制的具有优异陷光效果的掺硼氧化锌BZO用作p-i-n型非晶硅太阳电池的前电极,并且将传统商业用U型掺氟二氧化锡FTO作为对比电极。结果表明相对FTO电池,尽管BZO电池的电流优势明显,但当本征层厚度较薄时其Voc和FF却较差。原因是相对于表面较为平滑的FTO,BZO表面呈大类金字塔的绒面结构会在本征层生长过程中触发阴影效应,形成大量的高缺陷材料区和漏电沟道,进而恶化电池的Voc和FF。在不修饰BZO表面形貌的情况下,通过调节非晶硅本征层的沉积温度来消弱BZO高绒度表面引起的这种不利影响,改善后的电池Voc和FF均有提升。在仅有Al背电极的情况下,当本征层厚度为200 nm时,BZO前电极非晶硅太阳电池效率达7.34%。其次,我们采用重掺杂的p型微晶硅来改善前电极掺硼氧化锌(ZnO:B)和窗口层p型非晶硅碳(p-aSiC)之间的非欧姆接触特性。通过优化插入层p型微晶硅的沉积参数(氢稀释比H_2/SiH_4、硼掺杂比B_2H_6/SiH_4)获得了较薄厚度下(20 nm)暗电导率高达4.2 S/cm的p型微晶硅材料。在本征层厚度约为150 nm,仅采用Al背反射电极的情况下,获得了效率6.37%的非晶硅顶电池,开路电压Voc和填充因子FF均较无插入层的电池有大幅提升。第三,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,进行了非晶硅锗薄膜太阳电池的研究。针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性,通过调控硅锗合金中硅锗的比例,实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制。借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计,获得了可有效用于多结叠层电池中的非晶硅锗电池。最后,介绍了针对非晶硅锗电池本征层高锗含量时界面带隙失配以及高界面缺陷密度造成电池开路电压和填充因子下降的问题,通过在P/I界面插入具有合适带隙的非晶硅缓冲层,不仅有效缓和了带隙失配,降低界面复合,同时也通过降低界面缺陷密度,改善内建电场分布从而提高了电池的收集效率。进一步引入I/N界面缓冲层以及对非晶硅锗本征层进行能带梯度设计,在仅采用Al背电极时,单结非晶硅锗电池转换效率达8.72%。总之,通过以上优化措施,最后获得了效率为14.06%的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳电池。     

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.     

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)。     

HATCN作为阳极缓冲层掺杂剂的有机太阳能电池的性能研究

将有机小分子材料HATCN掺杂于酞菁铜(CuPc)中,制备出有机太阳能电池ITO/HATCN:CuPc/CuPc/C60/BCP/Al.在光强为100 mW/cm2的太阳能模拟器照射下,当HATCN的掺杂浓度为5%时,器件性能最好,开路电压(Voc)为0.48 V,短路电流密度(Jsc)为5.66 mA/cm2,填充因子(FF)为0.48,能量转化效率(PCE)为1.30%.与未掺杂的器件ITO/CuPc/C60/BCP/Al相比,PCE提高了59%,这主要归因于HATCN具有较好的载流子传输性能和非常低的LUMO能级.     

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%.     

基于苯并三噻吩共聚物/富勒烯衍生物的聚合物太阳能电池

以苯并三噻吩共聚物(BTT-BTz)为给体材料,具有不同能级结构的富勒烯衍生物为受体材料,通过共混方式制备光敏薄膜,并研究受体材料的能级结构对光伏器件开路电压(Voc)、短路电流(Jsc)、填充因子(FF)和电池效率(PCE)的影响.结果表明:当IC60BA为电子受体材料时,器件的Voc=1.06V,但Jsc较低,使得PCE仅为1.49%;当PC60BM和PC70BM为受体材料时,Voc分别为0.86V和0.81V,但Jsc较高,使得PCE分别为3.22%和5.06%.     

缓冲层结构微晶硅太阳能电池性能的研究

采用在籽晶层与I层之间插入缓冲层的方法制备了一组微晶硅太阳电池,其结构式:AI/N层/I层/缓冲层/籽晶层/P层/Sn O2:Zn O/玻璃基底.通过测试表明,具有缓冲层的微晶硅电池的开路电压、短路电流.填充因子和转换效率明显好于无缓冲层的微晶硅电池,当1.6%硅烷浓度沉积籽晶层、3%硅烷浓度沉积缓冲层、5%硅烷浓度沉积I层时,获得微晶硅电池转换效率比无缓冲层高3.18%.     

P型微晶硅及其在柔性衬底太阳电池中的应用

本文以B（CH3）3（TMB）为掺杂剂,通过射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）技术,对P型微晶硅（c-Si：H）薄膜材料进行了研究.通过测试材料电学、光学及微结构特性等,研究了硅烷浓度与掺杂浓度对薄膜性能的影响.将上述材料分别应用于PEN/ZnO柔性衬底及SnO2玻璃衬底的非晶硅薄膜太阳电池中,PEN柔性衬底的非晶硅太阳电池得到了4.63%的光电转换效率,玻璃衬底非晶硅太阳电池得到了5.72%的光电转换效率.     

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.     

Performances improvement of eosin Y sensitized solar cells by modifying TiO2 electrode with silane-coupling reagent

Chemical fixing of xanthene dye （eosin Y） on the surface of TiO2 electrode was carried out by modifying the electrode with silane-coupling reagent to obtain stable dye-sensitized TiO2 electrode. Such silane modification can not only evidently enhance the stability of dye-sensitized TiO2 electrode but also improve the energy conversion efficiency of the assembled cells by increasing short-circuit photocurrent （Jsc） and open-circuit photovoltage （Voc）. It was found that the improvements of cell performances differ depending on the composition of the electrolyte. The optimum cell of the cell performance was achieved in the electrolyte with 0.5 mol/L TBAI/0.05 mol/L 12/EC：PC（3：1 w/w）, yielding Jsc of 4.69 mA. cm-2, Voc of 0,595 V, fill factor （FF） of 0.64 and ηof 1,78%, Different spectroscopic techniques including UV-Vis spectra, fluorescence spectra, EIS and dark current measurements were employed to derive reasonable analysis and explanations.     

Zn/ZnO纳米线电极的制备及其在柔性杂化太阳电池中的应用

低温下,采用水热法,在金属Zn片上制备了Zn/ZnO纳米线电极。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)分析结果表明,该ZnO为垂直于基底生长的纳米线结构,并由X射线衍射(XRD)分析得到进一步确认;在该Zn/ZnO电极上旋涂聚3-已基噻吩(P3HT)得到Zn/ZnO/P3HT杂化电极,紫外可见吸收光谱(UV-vis)表明P3HT的存在拓宽了电极的光响应范围;对Zn/P3HT和Zn/ZnO/P3HT电极进行荧光光谱(PL)测试,发现ZnO/P3HT杂化膜的荧光发射强度降低,说明光生激子在复合前即在ZnO/P3HT异质结界面处发生分离。在此基础上,制作了结构为Zn/ZnO/P3HT/PEDOT:PSS/ITO的柔性杂化太阳电池,于模拟太阳光(100mW/cm2)照射下测试该电池的光电性能:电池的开路电压Voc为334mV,短路电流密度Jsc为1.72mA/cm2,填充因子FF为0.39,光电转换效率η为0.22%。     

退火处理对体异质结有机太阳能电池性能的影响

制备了结构为:ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/LiF/Al的有机太阳能电池,研究退火对电池性能的影响,实验发现:经过60 min 150℃退火处理后,器件开路电压(Vo)c为0.57 V,短路电流密度(Js)c达到6.32 mA.cm-2,填充因子(FF)达到0.55,光电转换效率(ηp)达到2.01%,器件性能明显提高。探讨了退火对电池性能影响的内在原因。     

非晶硅太阳电池中吸收层的氢稀释微控作用

基于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备非晶硅太阳电池,通过微量调节氢稀释(R_H),研究其对本征非晶硅吸收层的光学带隙及微结构的影响。实验结果显示当R_H由6.5增加到10时,本征非晶硅吸收层的光学带隙由1.796eV提高到1.973eV,电池效率随R_H的降低先升高后降低。并在R_H=7时达到最大值,此时的本征非晶硅薄膜的光学带隙约为1.836eV,其电池效率达到8.4%(V_(oc)=897.2mV,J_(sc)=14.86mA/cm~2,FF=62.96%)。实验表明R_H的提高并不能单调增加电池的效率。通过对微结构的分析发现,这主要是由于R_H过低或过高时,其Si-H_2键成分比例较高,微结构因子R较大,使得薄膜中缺陷较多所引起电池恶化导致的。     

能隙梯度化的nipa-si太阳电池的设计与计算

根据a-Si_(1-x)Ge_x:H材料的特性和Eg与μ_p随X增大而下降的实验数据,采用:α=β~2(hv-Eg)~2/hv关系和数字积分方法,对由Egmax=1.85ev和Egmin=1.45ev所构成的能隙梯度化nip a-Si太阳电池作了分析和计算。结果表明,在假定非掺杂i层的τ_p不随X作显著变化的条件下,厚为1μ的i层中产生的空穴得以充分收集,在AM1下产生了29mA/cm~2的Jsc。采用Jf=Jrg(即二极管暗电流等于耗尽区复合电流)计算转换效率,得到了η=26.2％的理论极限值,用填充因子FF=0.7和平均反射率R=10％对理想条件下得到的理论极限值作修正,得到了a-Si太阳电池的有效面积效率η_e≈20％。     

n-ZnO/p-CuInSe2多晶异质结薄膜太阳电池的光电流和转换效率的理论计算

用隧道-复合模型对n-ZnO/p-CuInSe2多晶异质结薄膜太阳电池的光电流和转换效率进行了理论计算,考虑到在多晶材料中的晶界复合损失,引入修正因子,并用Rothwarf的晶界复合模型进行修正.对晶粒半径R为1μm的电池进行计算,得到电池的短路电流密度为35.4mA/cm2,开路电压为0.42V,转换效率为10.1%.理论计算和实验结果基本一致.     

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%.     

原子层沉积增强微纳结构硅电池的光电性能

本文用原子层沉积技术在硅表面沉积氧化铝作为钝化层、掺铝氧化锌薄膜作为透明电极，应用于有金字塔结构和黑硅结构的光伏电池上。通过反射光谱、电流-电压曲线、外量子效率等测试，比较平面硅、金字塔绒面硅和黑硅三种不同结构电池的光电性能。通过在金字塔结构表面沉积10个循环氧化铝作为钝化层，180 nm掺铝氧化锌作为透明电极，光电转换效率达到11.23%，短路电流28.72 mA/cm2，开路电压0.548 V，填充因子0.71。相比于没有钝化层和掺铝氧化锌薄膜的样品，电池各方面性能都得到提高。将该钝化层和透明电极应用于黑硅电池上获得了8.89%的光电转换效率。证明掺铝氧化锌作为透明电极、氧化铝作为钝化层，对微纳结构电池性能有明显提高。     

多晶CdS薄膜——电解液太阳电池的初步探索

本文对多晶CdS薄膜—电介液太阳电池作了初步探索,其中的对阴极是用化学喷涂法在玻璃板上沉积成的SnO_2薄膜,CdS薄膜有两种,一是在上述涂有SnO_2的玻璃上用化学喷涂法沉积成的CdS薄膜(即喷涂膜),另一种是以导电陶瓷((SnO_2—ZnO))为衬底的烧结CdS薄膜(即烧结膜)。电解液为目前常用的NaOH—S—Na_2S混合液。通过实验与测量得到以下几点结果: 1.发现有一个最佳电介液浓度约为0.33M,在这个浓度下,电池得到最大的短路电流和开路电压。 2.在自然阳光下,喷涂和烧结薄膜—电介液(0.33M)电池的Jsc分别达160μA/cm~2和420μA/cm~2,比Chartier的同类喷涂CdS薄膜——电介液(1M)电池在100mw/cm~2的Hg灯光下测得的Jsc=32μA/cm~2大5—14倍,相应的喷涂和烧结电池的Voc分别为0.34伏和0.50伏,前者与Chartier的Voc=0.36伏相当,后者却高出1/3。 3.阳光下测得的Ⅰ—Ⅴ曲线的特性较劣,填充因子FF在0.25以下,表明这种电池内存在很大的串联电阻。这种情况同样存在于Chartier的实验结果中。     

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).