I层对PIN型InGaN太阳电池性能影响的研究

利用wx AMPS软件研究了I层对PIN型In Ga N太阳电池性能的影响及物理机制.通过模拟计算发现,在同质结的PIN型In Ga N太阳电池中,随着I层厚度的增加,In Ga N电池的开路电压几乎恒定,而短路电流增加,因此太阳能转换效率增加.在异质结的PIN型In Ga N太阳电池中,I层与P层和N层的In组分之差变大,会使异质结带阶变大,降低了太阳电池的能量转换效率.研究结果表明,适当选择I层厚度和In组分可以实现太阳电池转换效率提升和成本控制.     

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.     

大面积并联染料敏化太阳电池的优化与设计

通过分析染料敏化太阳电池活性层电荷分布和电极表面的电流分布,提出了一个大面积染料敏化太阳电池的数学模型,并实验验证了模型的可靠性．以大面积并联染料敏化太阳电池为例,模拟研究了不同结构参数下电池的输出性能,结果表明当电池的材料和制作工艺一定时,通过优化电池的结构参数能获得最大的光电转换效率．     

n-β-FeSi_2/p-Si异质结太阳电池的模拟及优化

运用AMPS-1D软件对n-β-FeSi_2/p-Si结构的异质结太阳电池进行模拟,分别讨论了在其他参数不变的情况下,改变β-FeSi_2层的厚度、β-FeSi_2层的掺杂浓度以及改变太阳电池的工作温度对电池性能的影响。模拟结果表明:β-FeSi_2层厚度增加时,转换效率和短路电流有较大的提高;开路电压也略有提升;填充因子则随着厚度的增加呈下降趋势。β-FeSi_2层掺杂浓度增加时,转换效率和开路电压有较大的提高;短路电流略微有所减小;而填充因子则先增加后减小,最后趋于稳定。工作温度增加时,转换效率和填充因子减小,而短路电流和开路电压则增大。经过优化参数,该结构的太阳电池转换效率达到26.241%。     

染料敏化太阳电池的光生电流对短路电流的影响

等效电路分析和实验结果证实,染料敏化太阳电池的光生电流显著地影响着电池电压-电流曲线中的短路电流.首先根据等效电路分析,得出了染料敏化太阳电池的光生电池值,以及理论上光生电流对短路电流的影响.进一步的电池制备和效率测试,证明了上述的理论计算论断.最后,根据光生电流与短路电流的关系,本文提出了通过提高光生电流来提高短路电流,最终提高染料敏化太阳电池效率的思路,并按照上述思路得到了电池效率提升20%的试验结果.     

硅MINP太阳电池的多子隧道效应

本文对MINP电池中的多子隧道电流进行了计算分析,从其伏安特性曲线得出太阳电池所允许的氧化层厚度的极限。     

空间用高效率硅太阳电池

本文阐述空间用高效率PESC硅太阳电池的理论设计和工艺实验研究.将电池设计为浅结密栅,在前表面热生长一超薄SiO_2钝化层,并制作了双层减反射膜,使电池的开路电压、短路电流和填充因子都得到较大改进.在AM1.5光照条件下,短路电流密度高达37.4 mA/cm~2,光电转换效率达到18.03%.     

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。     

GaAs太阳电池减反射膜的设计

利用实际测量的光谱响应结果来对GaAs单结太阳电池减反射膜进行设计优化. 先初步设计单结GaAs太阳电池SiN减反射膜厚度,然后太阳电池片样品进行光谱响应测量. 利用实际测量的光谱响应结果推算电池样品在AM1.5条件下的无反射时光谱响应,根据计算的结果来对GaAs单结太阳电池减反射膜厚度进行设计优化. 优化结果表明83nm为GaAs单结太阳电池单层减反射膜厚度的最优值.     

GaP-CuInS_2/CdS-CuInSe_2异质二重结薄膜太阳电池的设计与计算

本文根据半导体材料的实际性能参数,并考虑到光电压V和耗尽区宽度W的变化对光电流π的影响,较严格地计算了GaP/CuInS_2和Cds/CuInSe_2两种异质结单晶薄膜太阳电池的光伏特性,并在J_■Ⅰ=J_■Ⅱ的条件下,对由上述两种异质结构成的二重结太阳电池的厚度进行匹配组合,然后计算了各种组合下的二重结太阳电池的光伏特性。