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.     

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。     

n-i-p微晶硅太阳电池中p型掺杂层对其性能的影响

采用高压高功率RF-PECVD技术,研究了三个系列的p层微结构特性和光学特性对电池性能的影响,获得了适合n-i-p微晶硅太阳电池的p型掺杂层.实验结果表明,p层的微结构特性与电池性能密切相关,具有特定结构的p层能够使电池性能大幅度提高,获得转换效率为8.17%（Voc=0.49V,Jsc=24.9mA/cm2,FF=67%）的单结微晶硅太阳电池及转换效率为10.93%（Voc=1.31V,Jsc=13.09mA/cm2,FF=64%）的叠层太阳电池.     

Cu2ZnSnS4/Zn(O，S)异质结薄膜太阳电池的数值仿真

采用SCAPS软件,对CZTS/Zn(O,S)/Al:ZnO结构的薄膜太阳电池进行数值仿真,主要模拟研究Zn(O,S)的禁带宽度和电子亲和势、缓冲层的厚度及掺杂浓度、环境温度对电池性能的影响.结果表明:当Zn(O,S)的厚度和载流子浓度分别为50 nm和10~(17)cm~(-3)时,电池的转换效率可达14.90%,温度系数为-0.021%K~(-1).仿真结果为Zn(O,S)缓冲层用于CZTS太阳电池提供了一定的指导.     

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.     

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%.     

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.     

Cu2ZnSnS4/Zn(O,S)异质结薄膜太阳电池的数值仿真研究

Zn(O,S)具有带隙宽、原料丰富且环保的优点,是一种很有潜力的CdS替代缓冲层。本文采用Solar Cell Capacitance Simulator (SCAPS)软件,对CZTS/Zn(O,S)/Al:ZnO 结构的薄膜太阳电池进行数值仿真,主要模拟研究Zn(O,S)的禁带宽度和电子亲和势、缓冲层的厚度及掺杂浓度、环境温度对电池性能的影响。结果表明：当Zn(O,S)的厚度和载流子浓度分别为50 nm和10₁₇ cm_-3时,电池的转换效率可达14.90％,温度系数为-0.021%/K。仿真结果为Zn(O,S)缓冲层用于CZTS太阳能电池提供了一定的指导。     

利用溶剂DMF处理聚合物太阳能电池的PEDOT:PSS阳极缓冲层提高能量转换效率

通过有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)处理P3HT:PCBM聚合物太阳能电池的PEDOT:PSS阳极缓冲层,能量转换效率得到了很大程度提高.DMF处理PEDOT:PSS阳极缓冲层主要有以下两种方式:①DMF 1∶4(v/v)混合原始的PEDOT:PSS溶液;②直接旋涂DMF在PEDOT:PSS阳极缓冲层上.其中后者的效果最为显著,器件结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al的电池通过直接旋涂DMF(3 000rpm)处理PEDOT:PSS阳极缓冲层后,电池效率由3.16%提高到4.27%,提高幅度为35%.为了探究电池能量转换效率提高的机理,我们测试表征了电池在光照和暗态下的I-V特性曲线及外量子效率(IPCE)光谱,PEDOT:PSS薄膜的透光性、导电性及表面形貌,光活性层P3HT:PCBM的紫外可见光吸收及表面形貌.一系列结果表明PEDOT:PSS薄膜的导电性增强及表面形貌变化有利于空穴的抽取和收集,P3HT:PCBM薄膜的表面形貌变化有利于活性层光吸收的增强和电子的收集.     

腔室长时间使用造成的工艺漂移对微晶硅薄膜性质的影响

考查了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)高压制备微晶硅(μc-Si:H)薄膜过程中,系统长时间使用造成的微晶硅薄膜特性的漂移情况。实验中,控制沉积条件,使薄膜的沉积速率达到约0.5nm/s;保证硅薄膜具有一定的晶化程度(40%～80%),由不同探测波长的Raman散射谱估算纵向结构变化。以腔室使用时间作为基准,考查不同硅烷浓度下制备的样品,发现在相同沉积条件下,材料的晶化率和光暗电导随腔室使用时间的增加而不断增大,沉积速率随之大幅提高。观察发现,在电极板和腔室壁上积累了大量硅反应残留物(硅粉末和硅薄膜),分析认为,薄膜特性漂移是这些硅残留物不断参与等离子体及成膜反应的结果。研究表明,提高硅烷浓度可有效校正微晶硅薄膜电学及结构特性的漂移,同时保持高速沉积。     

非晶/微晶相变区硅基薄膜太阳能电池研究进展

综述了非晶/微晶相变区硅基薄膜的微观结构、光电特性及其在太阳能电池中的应用进展.稳定优质的宽带隙初始晶硅薄膜处于非晶/微晶相变区的非晶硅一侧,其相比于非晶硅具有更高的中程有序性和更低的光致衰退特性.低缺陷密度的窄带隙纳米晶硅薄膜处于非晶/微晶相变区的微晶硅一侧,有效钝化的纳米硅晶粒具有较高的载流子迁移率和较好的长波响应特性.基于上述相变区硅薄膜材料的叠层电池已经达到13.6%的稳定转换效率.掺锗制备的硅锗薄膜可进一步降低薄膜的带隙宽度,引入相变区硅锗合金薄膜后,三结叠层电池初始效率已经达到16.3%,四结叠层太阳能电池理论效率可以超过20%.     

氢化微晶硅薄膜沉积的气相反应过程模拟

以SiH4和H2为反应气源,建立了等离子体增强化学气相沉积法制备氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜的气相反应模型,模拟了硅烷浓度、等离子体参数(如电子温度Te和电子密度ne)等对气相反应的影响.结果表明:SiH3是μc-Si:H薄膜的主要沉积前驱物;随着硅烷浓度增大,等离子体中SiH3等前驱物的浓度增大,而H原子的浓度快速下降,二者的浓度比(H/SiH3)随之降低;随着Te和ne的增大,H原子的浓度单调升高,SiH3等前驱物的浓度先增大然后趋于饱和,H/SiH3比值增大.     

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。     

益阳市典型天气条件下3种硅太阳能电池的光电效率测试比较

测试了益阳市4种典型天气(晴天、少云、多云、阴雨)条件下的太阳能单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅薄膜电池的性能参数,比较了3种太阳能电池的光电转换效率,测试结果表明:在晴天和少云的天气下,单晶硅太阳能电池效率最高,约为10.0%左右,多晶硅电池次之,为9.0%左右,非晶硅电池的光电效率最低,为4.5%左右,随着云层的增厚,单晶硅、多晶硅电池光电效率下降,而非晶硅薄膜电池光电效率略有上升,该测试结果对长江中游地区应用太阳能光伏系统具有一定的参考价值.     

CIGS薄膜太阳能电池无Cd缓冲层研究进展

介绍了CIGS薄膜太阳能电池无Cd缓冲层Zn（O,S）、（Zn,Mg）O和（Zn,Sn）Oy的研究现状及制备方法，分析了采用无镉缓冲层电池的性能参数。最后对无Cd缓冲层电池发展趋势进行了展望。     

优质高稳定性微晶硅薄膜的制备

对以SiCl_4和H_2为源气体、采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在低温快速沉积优质高稳定性的微晶硅薄膜进行了研究.在低于250℃下,成功制备出了沉积速率高达0.28nm/s、晶化度达80%以上的微晶硅薄膜.通过光照实验,表明该微晶硅薄膜光致电导率基本保持恒定;通过对气流分布进行调节,微晶硅薄膜的均匀性得到明显改善,均匀度高达95%.     

区熔再结晶制备多晶硅薄膜太阳电池

研究了区溶再结晶（ZMR）设备及其工艺特点。在覆盖SiO2的重掺P型单晶硅衬底上用快速热化学气相沉积（RTCVD）在其上沉积一层很薄的多晶硅薄膜,用区熔再结晶法对薄膜进行处理,得到了晶粒致密,且取向一致的多晶硅薄膜层。以此薄膜层为籽晶层,再在上面以RTCVD制备电池活性层,经过标准的太阳电池工艺,得到了转换效率为10．21％,填充因子为0．6913的电池产品。     

微晶硅薄膜电池的发展现状及制备技术研究

微晶硅薄膜能够克服非晶硅与多晶硅不足,在光照条件下性能稳定,禁带宽度较低,具有良好的光电转化效率,因此微晶硅薄膜电池是一种非常具有发展前景的薄膜电池。该文综述了微晶硅薄膜电池的发展过程,总结了微晶硅薄膜的制备方法,并根据国内外研究成果,分析了提高微晶硅薄膜转化效率的技术发展方向。     

钙钛矿太阳能电池伏安特性分析与计算

采用AMPS-1D软件对以CH_3NH_3PbI_3材料为活性层,ZnO为电子缓冲层,Cu_2O为空穴缓冲层的n-i-p钙钛矿太阳能性能进行模拟优化.探讨了活性层厚度、空穴缓冲层厚度以及温度对钙钛矿太阳能电池性能的影响.优化后的钙钛矿太阳能电池器件参数为CH_3NH_3PbI_3厚度500 nm、ZnO厚度100 nm、Cu_2O厚度50 nm,此时钙钛矿太阳能电池V_(oc)=0.891 V,J_(sc)=22.813 mA/cm~2,FF=0.793,E_(ff)=16.12%.     

纳米硅薄膜太阳能电池的制备及特性研究

主要讲述了单晶体硅电池、多晶体硅电池、微晶硅电池及薄膜硅电池的性质及特点,同时介绍了硅太阳能电池的发展历程;讲述了纳米硅薄膜太阳能电池的等离子体增强化学气相沉积制备及沉积理论;论证了H稀释浓度对硅纳米薄膜太阳电池性能的影响;阐述了沉积气压和衬底温度对薄膜性能的影响;最后讲述了透明导电薄膜在薄膜太阳能电池中的应用情况及光学性质。