CuInS2薄膜太阳能电池发展现状

CuInS2是一种最具前景的太阳能电池光吸收材料。介绍了CuInS2(CIS)太阳能电池的研究和发展现状,以及一种低成本的CIS薄膜太阳能电池产业化技术。展望了CIS薄膜太阳能电池在我国的发展前景。     

不同衬底对喷雾热解法制备CuInS_2薄膜的影响

在有钼条薄膜的玻璃衬底上用喷雾热解法制备了CuInS2薄膜.利用台阶仪、光学显微镜和X射线衍射仪等对样品的结构和形貌进行了表征.研究了钼与玻璃衬底对喷雾热解法制备出的CuInS2薄膜的影响.结果表明,无论是薄膜结晶性,均匀性,表面平整度,还是应力与附着力等方面,在钼衬底上制备的CuInS2薄膜均表现出更优异的性能,说明了在对CuInS2薄膜性能的研究中考虑底电极的影响是合理的.     

铜铟镓硒薄膜太阳电池的应力问题

分析了铜铟镓硒(CIGS)太阳电池的总应力来自于单层膜中的沉积应力及膜层界面间的相互作用. 计算得出Mo薄膜与CIGS薄膜界面晶格失配度最大,表明相对于其他界面,该界面的应力值较大. 而作为缓冲层的CdS薄膜有效地改善了吸收层CIGS薄膜与窗口层ZnO薄膜之间的界面应力. 而对于柔性衬底材料的PI薄膜,如何解决因其较大的热膨胀系数造成的热应力,将成为制备高效柔性CIGS薄膜太阳电池的关键技术.     

黄铜矿结构CuInS2陶瓷和薄膜的制备及性能研究

采用固相烧结法,在真空管式炉中于960℃下保温2h,制备得到具有纯黄铜矿结构均匀致密的CuInS2陶瓷,所制备的陶瓷呈现P型导电且导电性能良好．此外,以自制的CuInS2陶瓷为靶材,采用脉冲激光沉积法在c轴取向的蓝宝石单晶衬底上制备得到高质量的外延CuInS2薄膜．XRD分析表明薄膜具有良好的沿（112）方向外延取向性,透射光谱测试分析得到薄膜光学带隙为1．4eV．     

电沉积合金预制层后退火制备铜锌锡硫薄膜及其光伏特性

采用电沉积铜锌锡(Cu-Zn-Sn,CZT)合金预制层后退火制备薄膜太阳电池用吸收层材料铜锌锡硫(Cu_2ZnSnS_4,CZTS)。利用扫描电镜、X线能量色散谱仪、X线衍射仪、拉曼光谱等检测方法对不同预制层成分下制备的CZTS薄膜的表面形貌、成分和物相结构进行表征与分析。研究结果表明:随着预制层中铜摩尔分数的增加,CZTS薄膜(112)面衍射峰半峰宽呈现先减小后增大的趋势,在物质的量比n(Cu)/n(Zn+Sn)=0.83和n(Zn)/n(Sn)=1.31的条件下获得半峰宽最小、结晶性能最好的CZTS薄膜;贫铜贫锌条件下制备的薄膜中存在SnS_2二次相,贫铜富锌条件下制备的薄膜中存在少量ZnS二次相;富铜富锌条件下制备的薄膜中存在Cu-S二次相;二次相对薄膜光电响应具有重要影响,贫铜富锌的样品光电响应性能较好,无光电流衰减现象,光电流密度最大可达到0.6 mA/cm~2;最优成分下制备的CZTS太阳电池在100 mW/cm~2光照条件下获得光电转换效率为3.27%。     

太阳电池中陷光材料和结构的研究

高效率太阳电池的获得是推动光伏产业得到进一步拓展的关键之一,如何充分利用太阳光,提高太阳电池的光谱吸收是提高电池效率的有效手段之一。透明导电窗口层材料作为薄膜太阳电池中的一层重要功能材料,其对太阳电池有源层的光吸收具有非常重要的作用。该研究前期围绕着如何拓宽太阳光的宽谱透过、高的绒度散射、以及长波长光的利用等方面进行了详细的研究,部分研究成果如下:(1)采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对W掺杂ZnO材料进行了理论分析,并采用磁控溅射技术进行了WZO薄膜的实验研究,理论与实验结果表明,W能够在ZnO中起到施主作用,获得n型半导体特性,同时能带简并效应使其光学带隙展宽;(2)研究了低成本超生喷雾技术制备ZnO工艺中In掺杂量对IZO薄膜特性影响的研究:In的掺入能有效提高ZnO薄膜的载流子迁移率,从而降低薄膜的电阻率,同时In的掺入具有抑制(002)晶面生长,促进(101)晶面生长的作用,使其具有良好的陷光效果;(3)通过优化ZnO缓冲层(buffer layer),有效地改善了LPCVD-ZnO:B的光电特性。结果表明:"富氧"的缓冲层有效地增加了ZnO:B-TCO的近红外区域透过率,使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求;(4)提出了一类基于磁控溅射及LPCVD技术的具有复合陷光结构的ZnO前电极材料,并在叠层薄膜太阳电池中进行初步应用;(5)基于复合陷光结构的优势,采用磁控溅射技术,通过对沉积条件的有效控制以及后湿法腐蚀工艺的优化,获得了大坑、小坑兼有的高绒度的ZnO透明导电薄膜,将其应用于非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结电池中,初始效率达到了14.06%;(6)采用化学水浴法制备了PbS量子点材料,并对反应条件对样品的影响进行了系统的研究,确定了将PbS等IV-VI族化合物半导体量子点用于上转换器的具体技术途径。     

IWO缓冲层对MOCVD-ZnO:B薄膜性能的影响研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长的绒面ZnO透明导电(ZnO-TCO)薄膜应用于Si基薄膜太阳电池上能够形成"陷光结构",以提高薄膜太阳电池效率和稳定性。本文将电子束反应蒸发技术生长的掺W的In2O3(In2O3:W,(IWO)薄膜作为缓冲层,应用于MOCVD-ZnO:B薄膜与玻璃之间,可促进ZnO:B薄膜的生长,并且有效提升薄膜的光散射特性。当IWO缓冲层厚度为20nm时,获得的IWO/ZnO:B薄膜的电阻率为2.07×10-3Ω.cm,迁移率为20.9cm2.V-1.s-1,载流子浓度为1.44×1020 cm-3;同时,薄膜具有的透过率大于85%,且在550nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约9.5%,在800nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约4.5%。     

硅基薄膜太阳电池研究现状

硅基薄膜太阳电池由于材料成本、转换效率等特点受到人们的关注,就非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和非微叠层太阳电池的研究现状做了简要的分析。     

Al2O3衬底上多晶硅薄膜的外延和区熔再结晶

研究了陶瓷衬底上多晶硅薄膜的生长和区熔再结晶.利用快速热化学气相沉积(RTCVD)方法,在低成本的Al2O3衬底上沉积了重掺杂的致密多晶硅薄膜,薄膜的晶粒尺寸在微米级.经区熔再结晶(ZMR)后,薄膜的晶粒尺寸有了较大的提高,而且迁移率较高,这样的薄膜可以用作晶体硅薄膜太阳电池的籽晶层.最大的晶粒达到毫米量级,空穴迁移率超过50 cm2·V-1·s-1.在籽晶层上外延的活性层形貌与此类似.这些结果显示这种薄膜在光伏应用方面有较大的潜力.     

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.