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。     

一种用于BIPV的半透明非晶硅薄膜太阳能电池的研究

利用一种半透明非晶硅薄膜太阳能电池采用高导电性能的透明银(Ag)薄膜和TCO薄膜组成透明的背电极代替了普通的不透明铝背电极,通过ZnO/TiO_2薄膜组成复合增透膜提升入射光能,弥补透明背电极的背反射减弱问题。实验采用磁控溅射法制备厚度为10~15 nm的银薄膜与200~300 nm厚度AZO薄膜为透明背电极,采用厚度为65 nm的ZnO薄膜和50 nm的TiO_2薄膜为增透膜,制备的电池样品平均输出功率为39.76 W,透光率为20.17%,对比相同电池工艺的传统半透明非晶硅薄膜太阳能电池组件,有效地减少了光损失,提高了电导率。     

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。     

原子层沉积增强微纳结构硅电池的光电性能

采用原子层沉积技术在硅表面沉积氧化铝(Al2O3)作为钝化层、掺铝氧化锌(AZO)薄膜作为透明电极,将其应用于有金字塔结构和黑硅结构的光伏电池通过对反射光谱、电流一电压(J-V)曲线、外量子效率等测试,比较平面硅、金字塔绒面硅和黑硅3种不同材料结构电池的光电性能通过在金字塔结构硅表面沉积10次循环的A12O3作为钝化层,180nm厚的AZO作为透明电极,光电转换效率达到11.23%,短路电流28.72 mA/c;mz,开路电压0.548 V,填充因子0.71将该钝化层和透明电极应用于黑硅电池上获得了8.89%的光电转换效率结果表明,掺铝氧化锌作为透明电极、A12O3:作为钝化层,对微纳结构硅电池性能有明显提高.     

Nano-SiC薄膜对太阳能电板转换效率影响的研究

采用丝网印刷法在太阳能电板超白玻璃表面制备出不同厚度的Nano-SiC薄膜,研究了Nano-SiC薄膜厚度对光子透过率和户外太阳能电板转换效率的影响。结果表明,经过两层Nano-SiC薄膜处理后,超白玻璃的平均光子透过率提高了12%左右;同时Nano-SiC薄膜可以降低户外太阳能电板转换效率的降低速率,经过两层Nano-SiC薄膜处理后太阳能电板的转换效率降低速率约为未处理时的0.3倍。     

辉光功率对硅薄膜太阳能电池串联电阻的影响

采用RF—PECVD在不锈钢衬底上制备了一系列NIP结构的硅薄膜太阳能电池,得到本征层的辉光功率分别是4W,7．2W,9W,20W,40W。用磁控溅射在P层表面蒸镀ITO透明电极,用太阳能模拟器做光源,测试了电池的串联电阻等性能参数。结果表明本征层辉光功率对电池串联电阻的影响显著。在相同条件下制备了本征单层膜系列样品并进行表征。通过对薄膜性质的分析,运用三相混合模型和渗流理论解释了串联电阻随本征层辉光功率变化的原因。     

真空法制备CIGS薄膜的研究进展

铜铟镓硒(CIGS)薄膜型太阳能电池具有高光吸收系数、高转化效率及高稳定性等优点,在太阳能电池领域受到广泛的关注。近年来,各种制备CIGS薄膜及其太阳能电池的工艺迅速发展,其利用真空共蒸发法制备的CIGS小组件的转换效率已经达到19.9%,接近多晶硅20.3%的转换效率。本文综述了真空法制备CIGS薄膜的工艺路线、薄膜结构及性能指标。     

由电泳沉积ZIF-67薄膜制备高效染料敏化太阳能电池对电极

为了提高碳化ZIF-67薄膜制备的染料敏化太阳能对电极的光电性能,本研究通过碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到多孔碳电极,并进一步在多孔碳电极热分解氯铂酸得到负载铂的多孔碳复合电极。通过光电流-电压曲线、电化学阻抗谱和强度调制光电流谱等的测试,对比单独在FTO导电玻璃基底热分解氯铂酸得到的铂电极和单独碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到的多孔碳电极,研究了负载铂的多孔碳复合电极作为染料敏化太阳能电池对电极的光电性能。与其它两种对电极相比,以负载铂的多孔碳复合电极为对电极的染料敏化太阳能电池光电转换效率最高,因碳化ZIF-67薄膜的多孔电极具有较大的比表面积,能负载足够量的铂,从而提供更多的催化位点,具有更好的催化性能,从而使染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到显著提升。     

提高聚合物光伏电池性能有新法

中国科学院长春应用化学研究所杨小牛课题组获得提高聚合物光伏电池性能新方法。导电聚合物／富勒烯的体相复合薄膜是一种具有优秀光伏特性的功能薄膜,有望在下一代太阳能电池领域得到应用。杨小牛等成功地找到了溶解C60的方法．并成功制备到均匀的复合薄膜作为P3HT／C60体系的光敏层,然后通过优化热退火处理工艺使复合薄膜的形态获得优化,器件转换效率从0．32％提高到1．73％。     

湿法制备氧化石墨烯/碳纳米管电极的聚合物太阳能电池器件

湿法制备聚合物太阳能电池具有过程简单、大面积制备以及低成本等优点,它是新型太阳能电池技术走向应用的策略之一.文中在室内条件下采用湿法旋涂方法制备了氧化石墨烯/碳纳米管混合薄膜,该薄膜具有良好的透光性与导电性,方块电阻为4 500 ohm/sq时相对应薄膜的透光率达到90% (550 nm).此外,场效应测试表明该混合薄膜呈现p型半导体特性,表明可用于解离空穴的收集.所以,基于该导电薄膜为电极材料制备的聚合物二极管具有光伏效应,在能量转换中有潜在应用.     

金属有机框架制备染料敏化太阳能电池对电极

为了降低染料敏化太阳能电池对电极的成本,通过碳化旋涂在导电玻璃基底上的金属有机框架薄膜制备纳米多孔碳对电极,采用SEM和EIS分别对多孔碳电极的形貌、结构和电极性能进行表征,并将金属有机框架配合物在不同碳化条件下所得多孔碳电极作为对电极,以方酸敏化Ti O2纳晶薄膜作为工作电极,组装成染料敏化太阳能电池,通过测定电池的J-U数据分析不同多孔碳材料的催化性能.结果表明:控制碳化金属有机框架薄膜条件可以制备结构和形貌可调的多孔碳电极,碳化温度和时间是影响多孔碳电极微结构和光电性能的主要因素,400℃下碳化4 h所得多孔碳对电极组装的方酸敏化太阳能电池的光电转换效率最高,达到1.01%,高于常用的铂电极.     

经济的太阳能电池展望

美国波音航空公司与美国能源部的太阳能研究协会合作研制了一种廉价有效的薄膜太阳能电池,太阳能转换为电能的效率是9.4％,比原来提高了40％。通常的硅电池转换太阳能的效率是15％,但是每瓦的材料制造成本超过4英镑;     

薄膜太阳能电池前背电极制备工艺的研究

通过高温工艺或退火工艺均能在合适的条件下获得性能良好的ITO透明导电薄膜,但通过扫描电镜(SEM) 发现这两种制备方式所得样品具有很大的表面形貌差异.在薄膜电池前电极的制备过程中为了增强其陷光作用应采用直接制备的方法,而为了增强Al背电极的光反射作用,背部的透明导电膜应采用在合适温度下的退火工艺.     

水热法合成染料敏化太阳能电池薄膜电极及其性能

目的研究不同水热反应条件对薄膜太阳能电池性能的影响,使其光电转换效率达到较高水平.方法采用通常的水热合成方法制备纳米Ti O2和掺Zn2+纳米Ti O2,用其组装染料敏化太阳能电池,利用紫外可见光谱测试分析不同薄膜样品对染料的吸附量和吸光特性,利用标准太阳光模拟器和数字源表测定电池的光电转换效率,利用扫描电子显微镜观察薄膜形貌.结果用180℃水热反应12 h合成的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达到4.00%.用200℃水热反应12 h并且掺杂Zn2+的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达3.65%.纳米Ti O2薄膜对染料的吸附量最高可达2.51×10-7mol/cm2.结论扫描电镜观察揭示出样品的孔结构丰富,有较小的粒径,说明水热合成法制备的纳米Ti O2薄膜电极具有较大的比表面积.当230℃水热反应12 h时,Ti O2薄膜对染料的吸附量最大.当180℃水热反应12 h时,染料敏化太阳能电池的光电转换效率最大.Zn2+的掺杂并未改善薄膜电极的光电特性.     

无电解沉积用于太阳能电池(英文)

研究分为两部分讨论:(1)是利用无电镀与自组装单分子层表面改质技术制备用于染料敏化太阳能电池上具有催化性的铂对电极;(2)是利用无电镀与微米压印法技术制备硅单晶太阳能电池的电极.适当的表面改质技术(Self-assembled monolayers,SAMs)成功地开发出一低温湿式制程,可制备出具有高度选择性的铂对电极用于透明导电玻璃面上.通过原子力显微镜分析,发现3-(2-Aminoethylamino)propylmethyl-dimethoxysilane(Me-EDA-Si)可成功的改质于透明导电玻璃上,同时利用高解析电子能谱仪来分析每一步骤的改质,证明钯触媒可成功的接于导电玻璃上以催化铂无电镀反应的进行,因而发现经无电镀沉积的薄膜呈现粗糙的表面而提高了铂触媒的活性表面积.因此利用无电镀所制备的铂对电极所组装而成的染料敏化太阳能电池具有较利用溅镀法所制备的铂对电极所组成之电池有较高的效率.为开发制备双层结构(无电镀Ni3P/电镀铜)的电极于硅单晶太阳能电池上作为收集太阳能电池所产生的电子.结合了无电镀与微米压印法来制备无电镀镍金属为导电层以取代传统的银浆.其优点在于利用无电镀镍作为导电层可降低与硅基材之间的接触电阻(NiP为10-4Ω.cm2,银为10-3Ω.cm2),更可大幅的降低线宽(小于40μm).另微米压印法不只能提升电池之效率更可提高模块之功率.在无抗反射层的相同条件下,利用无电镀与微米压印法所制备之电池其效率可高于传统利用银浆所制备之太阳能电池约1%左右的效率.     

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.     

铜铟镓硒薄膜太阳能电池产业发展综述

薄膜太阳能电池是在玻璃、不锈钢或聚合物衬底上附厚度仅为数微米的感光材料制作而成,与单晶硅、多晶硅太阳能电池相比,具有成本低、弱光性好、轻柔便携等特点,在光伏建筑一体化(BIPV)、大规模低成本发电站建设等方面应用前景广阔。目前已经实现产业化生产的薄膜太阳能电池主要有三种:非晶硅(a-Si)、铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)。其中,a-Si薄膜太阳能电池的技术比较成熟,技术门槛相对较低,因而生产非晶硅薄膜电池的厂商也较多,但其光电转换效率难以提高;CdTe薄膜太阳能电池受制于原料稀缺且镉具有毒性,须搭配庞大的回收体系,难以大规模运用;CIGS薄膜太阳能电池的转换效率接近晶体硅电池,随着生产成本的不断降低,竞争优势逐步体现,成为当前最有前途的薄膜太阳能电池,可能成为未来光伏电池的主流产品之一。     

固态染料敏化二氧化钛纳晶薄膜太阳能电池的研究进展

固态染料敏化太阳能电池是目前能源研究的热点领域之一。我们设计并合成了一系列含有不同特性基团(如柔软的高分子链、可现场固化基团和高电导的离子液体基团)的高分子固态电解液应用于染料敏化太阳能电池;同时,结合理论模拟计算得出的二氧化钛纳晶薄膜工作电极和对电极的光散射效应与光限域效应能提高电池的光吸收效率,二氧化钛纳晶薄膜孔隙率的增大能增加固态电解液在膜内的渗透和扩散,对工作电极和对电极进行结构优化可得到高光电转换效率的固态染料敏化太阳能电池。     

具有元素梯度的Cu_2ZnSnS_4薄膜

Cu(In,Ga)Se_2(CIGS)吸收层中的In、Ga元素梯度使得吸收层形成梯度化的带隙结构,该结构能有效提高电池的短路电流(Jsc)和开路电压(Voc),进而优化电池光电转换效率。利用磁控溅射设备,通过控制靶材的溅射功率渐变来实现薄膜中金属元素的梯度分布,为梯度带隙结构CZTS薄膜太阳能电池提供实验研究依据。     

基于光电子晶体的高效太阳能电池反射器的研究

薄膜太阳能电池的出现大大降低了太阳能电池的生产成本,但其光电转化效率明显低于传统太阳能电池。这是由于薄膜太阳能电池过薄的吸收层严重降低了电池对长波长入射光的捕获效率。为了提高薄膜太阳能电池对长波长入射光的捕获效率,可在电池吸收层背部增加一个反射器。该文从一维光子晶体的结构特点出发,在证明一维光子晶体中具有光子禁带的基础上,通过获取的数值,模拟计算出了一维光子晶体禁带的随周期数、折射率比值等。同时,提出了一种新型的展宽全方向反射带的方法,并且设计了一个由三个基本一维光子晶体合成的一维结构,得到了较大的全方向反射带。