Nano-SiC薄膜在太阳能电池窗口表面的应用

由于环境的污染使空气中有泥土,太阳能电池在户外使用一段时间后,其窗口表面就会附着一些灰尘颗粒影响其进光量,进而影响太阳能电池的光电转换效率。采用溶胶凝胶法制备并通过热烧结过程,将Nano-SiC透明薄膜制备在太阳能电池窗口表面。通过实验测试了表面制备不同厚度的Nano-SiC薄膜对太阳能电池I-V特性的影响。实验结果表明Nano-SiC薄膜具有很好的光子透过性和自洁能力,能够提高太阳能电池的光电转换效率。     

前界面缺陷对钙钛矿太阳电池性能的影响模拟

通过对光伏器件的模拟分析可以进一步提高对器件的认识深度,在实际工艺中利于优化器件制备条件,为高效钙钛矿太阳电池提供新思路.借助SCAPS模拟软件研究钙钛矿电池中钙钛矿吸收层、CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面、TCO/TiO_2界面中缺陷态密度对电池性能的影响,模拟表明CH_3NH_3P I_(3-x)Cl_x中缺陷态密度和缺陷能级位置对器件效率的影响非常大,当缺陷态密度小于10~(16)cm~(-3)时,器件光电转换效率都能保持较高数值,达到16%以上.CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面层中CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x缺陷态密度对器件的FF影响较大,当缺陷态密度小于10~(17)cm~(-3)时器件填充因子都能保持较高的数值,达到78%以上.TiO_2缺陷态密度降低和掺杂浓度提高对器件填充因子和开路电压都有利.TCO/TiO_2界面层中适当增大窗口层掺杂浓度和带隙可以有效改善器件的光伏性能.     

新型铅卤基钙钛矿材料及其应用

铅卤基钙钛矿材料因其优异的光电转化效率、可调禁带宽度、较高载流子迁移率、较大光吸收系数等突出性能,在太阳能电池、发光器件和光电探测等领域获得广泛关注。介绍了铅卤基钙钛矿薄膜、量子点和单晶的制备和相关物理性能,总结了其在太阳能电池、发光二极管(LED)、光电探测器等领域的最新研究进展,讨论了目前存在的问题及未来发展前景。     

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。     

化学刻蚀硅制备太阳能电池减反射结构的研究进展

硅基太阳能电池的关键技术之一是在硅表面制备高效减反射结构,化学刻蚀法是制备减反射结构的最常用方法,其研究热点为贵金属辅助化学刻蚀技术,综述了化学刻蚀硅制备太阳能电池减反射结构的主要方法、刻蚀机理、工艺特征及应用等的研究进展,重点介绍了贵金属辅助化学刻蚀技术的最新研究成果.     

CdBr2对CsPbBr3钙钛矿晶界处缺陷态调控及光电性能影响

通过CdBr₂对全无机CsPbBr₃钙钛矿薄膜进行钝化处理,研究不同浓度CdBr₂的异丙醇溶液对全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池光电性能的影响.结果表明:CdBr₂钝化CsPbBr₃钙钛矿表面后,降低了钙钛矿表面的Br空位缺陷密度,抑制了非辐射复合,促进了光生电子和空穴的抽取和传输,因此降低了界面光电子复合损失,使全无机钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率从6.58%提高到8.19%,开路电压从1.368 V提高到1.531 V.     

基于光伏发电与压电发电技术的便携式电源装置

针对现有便携式电源能量单一化的问题, 设计了一种基于光伏发电与压电发电技术的便携式电源装置。以太阳能与人体产生的动能作为能量来源, 分别通过太阳能电池板与压电陶瓷对两种能量来源进行收集利用。通过光伏发电和压电发电技术设计的太阳衣和压电发电鞋能优势互补、提高发电效率。同时对太阳能发电装置和压电发电装置单独工作和共同工作两种情况进行数据测量和分析。实验结果表明, 该装置符合便携式电源装置的技术指标要求, 克服了传统的便携型电源装置因受外界环境干扰而不能持续供电的缺限, 从而提高了发电效率。     

光电转换体系太阳能聚集器

In standard P-V systems, the high cost and low quantum efficiency of silicon cells has held back widespread adoption of this technology for decades. To generate electrical power from solar energy in a cost effective way, most methods require the concentration of the sunlight in order to increase the efficiency of energy conversion. Most systems use parabolic mirrors to focus sunlight to either a line (trough systems) or a small volume (dishes). One of the reasons solar power still remains little utilised, is the high cost of the collection systems.Light focussing devices using reflection usually take the form of a curved mirror. In contrast, this paper describes the new design of a device consisting of an array of small angled reflecting mirror facets located in a planar form. The three dimensional angle of each facet in the array is a function of its position in the array, and is calculated to be such that for a parallel beam striking the array, each facet will reflect the light in such a way as to form a focal point region.     

太阳光泵浦固体激光器的设计

提出了一种太阳光端面泵浦固体激光器设计方案.采用成像光学与非成像光学相结合的方法,以菲涅尔透镜结合复合抛物面聚光器对太阳光进行聚焦.实验表明:设计方案可以实现对太阳光的跟踪,保证入射太阳光垂直于系统入射面,使太阳光有效会聚于激光工作物质.分析激光器各能量转换环节,讨论了影响太阳光到激光能量转换效率的影响因素.     

基于SQ2染料与P3HT的固态染料敏化太阳能电池

将近红外吸收染料SQ2与可见光吸收空穴传输材料P3HT结合起来制备固态染料敏化太阳能电池,并用锂盐对TiO2/SQ2表面进行处理来调节器件的光伏性能.通过模拟太阳光照射测试和单色光量子转换效率(IPCE)测试来研究器件的光电性能.测试结果表明,经过锂盐处理后,器件的短路电流(JSC)、填充因子(FF)和转换效率都获得提升.IPCE测试显示,经过锂盐处理后器件在P3HT吸收光谱范围内产生的量子效率没有变化,但在SQ2吸收光谱范围内产生的量子效率明显提升.通过分析得出结论是：锂盐处理不能提高P3HT所吸收的光量子转换效率,但可以提升SQ2染料所吸收的光量子转换效率,进而提高了固态染料敏化太阳能电池的光电转换效率.     

基于PIC单片机的循日追光装置设计

采用PIC16F877A单片机作为主控制器，8个分布在不同位置的光电传感器作为检测反馈模块，利用相对位置的两对光电传感器检测不同方位的光强之差，然后利用MD转换器输出信号到单片机中，进而利用D／A转换器输出信号控制步进电机做出相应的角度变化．实现了对太阳光的实时追踪，保证了全天候的太阳光直射状态．     

A dye-sensitized solar cell based on PEDOT:PSS counter electrode

A counter electrode for dye-sensitized solar cell (DSSC) was prepared by coating poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) with high transparency and adhesion on a conducting FTO glass at low temperature. The surface morphology, conductivity, sheet resistance, redox properties and photoelectric properties of the PEDOT:PSS/carbon electrodes were observed using scanning electron microscopy, a four-probe tester and a CHI660D electrochemical measurement system. The experimental results showed that DSSCs had the best photoelectric properties for PEDOT:PSS/carbon counter electrodes annealed at 80°C under vacuum conditions. The overall energy conversion efficiency of the DSSC with PEDOT:PSS/carbon counter electrode and barrier layer reached 7.61% under irradiation from a simulated solar light with intensity of 100 mW/cm² (AM 1.5). The excellent photoelectric properties, simple preparation procedure and low cost allow the PEDOT:PSS/carbon electrode to be a credible alternative electrode for use in DSSCs.     

光强自助校准的太阳能电池 J-V 自动测试系统

为解决现有太阳能电池测试系统结构复杂、价格昂贵和使用不便等问题,研制了一种具有光强自动校准功能的太阳能电池 J-V( Current Density-Voltage) 特性测试系统,能实现多个太阳能电池器件的自动测 量。系统由计算机及测试软件、数字源表 Keithley2400、输出功率为 500 W 的氙灯光源及其驱动电源、多器件自动 切换及其测量电路、标准光电二极管组成的光电流测量电路及光强校准电路、氙灯工作时长测量电路等模块构成,上位机测试软件采用 Visual Basic 语言编写。测试软件依据在标准光电二极管测到的光电流,并通过单片机控制的调光电路输出相应的直流电压到氙灯驱动电源,实现了氙灯光强的自动校准和标准100 mW /cm2 AM1． 5太阳光谱的输出,同时测试软件通过数字源表和多器件自动测量电路分别测得各器件的 J-V 特性,并计算出器件的效率等参数。测试结果表明,该系统达到了既定的设计目标,具有成本低、自动化程度高且使用方便等特点。     

InP/InGaAsP/InP多量子阱太阳电池结构的优化研究

用金属纳米粒子沉积在InP/InGaAsP/InP多量子阱太阳电池表面,利用光散射来研究该电池改善后的光电性能。金属纳米粒子对量子阱太阳电池器件光电性能的作用结果是：用量子阱层与周围材料反射系数的差异来限制不同方向的入射光进入太阳电池器件侧面的传播路径。量子阱太阳电池通过这种结构优化设计,对于硅和 Au 纳米粒子,可以观察到短路电流密度分别增加了12.9%和7.3%,输出最大功率的转换效率分别增加了17%和1%。     

太阳能电池板自动跟踪控制系统的设计

目的 提高太阳能电池的转换效率。方法 光敏电阻光强比较与精确数据处理相结合。结果 设计出了一套自动使太阳能电池板保持与太阳光垂直的控制系统，构建了自动跟踪系统模型。结论 所构建的光敏电阻比较法，达到预期的性能指标，控制精度高，具有广泛的应用潜力。     

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。     

Coaxial silicon nanowires as solar cells and nanoelectronic power sources

Solar cells are attractive candidates for clean and renewable power; with miniaturization, they might also serve as integrated power sources for nanoelectronic systems. The use of nanostructures or nanostructured materials represents a general approach to reduce both cost and size and to improve efficiency in photovoltaics. Nanoparticles, nanorods and nanowires have been used to improve charge collection efficiency in polymer-blend and dye-sensitized solar cells, to demonstrate carrier multiplication, and to enable low-temperature processing of photovoltaic devices. Moreover, recent theoretical studies have indicated that coaxial nanowire structures could improve carrier collection and overall efficiency with respect to single-crystal bulk semiconductors of the same materials. However, solar cells based on hybrid nanoarchitectures suffer from relatively low efficiencies and poor stabilities. In addition, previous studies have not yet addressed their use as photovoltaic power elements in nanoelectronics. Here we report the realization of p-type/intrinsic/n-type (p-i-n) coaxial silicon nanowire solar cells. Under one solar equivalent (1-sun) illumination, the p-i-n silicon nanowire elements yield a maximum power output of up to 200 pW per nanowire device and an apparent energy conversion efficiency of up to 3.4 per cent, with stable and improved efficiencies achievable at high-flux illuminations. Furthermore, we show that individual and interconnected silicon nanowire photovoltaic elements can serve as robust power sources to drive functional nanoelectronic sensors and logic gates. These coaxial silicon nanowire photovoltaic elements provide a new nanoscale test bed for studies of photoinduced energy/charge transport and artificial photosynthesis, and might find general usage as elements for powering ultralow-power electronics and diverse nanosystems.     

多曲面槽式聚光太阳电池电热联供系统性能研究

介绍了一种多曲面槽式太阳能聚光器的工作原理,对该装置进行了三维建模,利用光学分析软件对该聚光器安装平板式太阳电池进行光线追迹分析,直观地再现了聚焦光线的分布.基于该多曲面槽式聚光系统,提出一种新型的聚光太阳电池电热联供系统(TCPV/T).该系统能够有效利用太阳辐射能量,提高太阳电池输出电功率、光电转换效率,并将太阳电池产生的热量有效回收,实现聚光发电系统对外输出电能、热能.构建了多曲面槽式聚光多晶硅太阳电池电热联供实验系统.实验结果表明,在约3倍太阳聚光作用下,与非聚光平板电池、安装于同一聚光器内的太阳电池输出电功率相比,聚光电热联供系统输出最大电功率分别提高了96.4%和64.2%,系统综合性能效率达到62.8%.     

光电轴角编码器转角精度检测装置研究

为实现对光电编码器转角精度检测、动态数据采集、实时数据传输与误差矫正,本文提出了一种检查装置可以极大地提高检测效率,并可以在线校正编码器精度。首先,采取了多面体及激光自准直平行光管为检测设备的主要仪器,在计算机自动检测并传输的模式下,完成检测与数据采集的过程;然后,对采集数据进行误差计算,并对数据进行分析矫正;经过多组数据采集实验,装置在检测编码器的转角精度时,能够高速、实时的完成数据的传输及计算工作。本装置具有检查速度快、使用方便等优点,减少了人为误差,提高效率6倍以上,可以用于多种型号编码器的检测。可以在检测编码器转角精度时广泛应用,满足编码器转角精度的检查机数据采集系统设计和使用要求。     

Efficient organic photovoltaic diodes based on doped pentacene

Recent work on solar cells based on interpenetrating polymer networks and solid-state dye-sensitized devices shows that efficient solar-energy conversion is possible using organic materials. Further, it has been demonstrated that the performance of photovoltaic devices based on small molecules can be effectively enhanced by doping the organic material with electron-accepting molecules. But as inorganic solar cells show much higher efficiencies, well above 15 per cent, the practical utility of organic-based cells will require their fabrication by lower-cost techniques, ideally on flexible substrates. Here we demonstrate efficiency enhancement by molecular doping in Schottky-type photovoltaic diodes based on pentacene--an organic semiconductor that has received much attention as a promising material for organic thin-film transistors, but relatively little attention for use in photovoltaic devices. The incorporation of the dopant improves the internal quantum efficiency by more than five orders of magnitude and yields an external energy conversion efficiency as high as 2.4 per cent for a standard solar spectrum. Thin-film devices based on doped pentacene therefore appear promising for the production of efficient 'plastic' solar cells.