多晶黑硅的制备及其组织性能

利用等离子体浸没离子注入技术在多晶硅基底上制备了黑硅材料,利用扫描电镜、分光光度计和微波光电导衰减测试仪对黑硅的组织结构、光吸收率和少数载流子寿命进行了测试分析,发现黑硅呈现多孔组织,在可见光波段的平均吸收率大于94%,其平均少数载流子寿命为5.68μs.研究了注入工艺参数对黑硅的影响,发现工作气体SF₆和O₂流量比对黑硅的组织性能影响最大,当其为2.80时制备的黑硅组织性能最好.     

我校张远波教授课题组揭示少层黑磷能带结构演变

正发布时间:2016-09-23新闻中心讯北京时间9月20日,我校物理学系张远波教授课题组与美国加州大学伯克利分校王枫教授课题组、中国科学技术大学陈仙辉教授课题组等课题组合作完成的关于少层黑磷能带结构演变的文章在线发表于《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology).我校物理学系博士研究生李力恺为文章第一作者.张远波教授课题组与合作者们运用光学手段系统地研究了黑磷能带结构随层数的变化,并发现了一     

基于CuPc的反式钙钛矿太阳能电池低温制备

引入一种典型的p型半导体材料CuPc,采用反式钙钛矿太阳能电池结构,利用热蒸发沉积方法将其作为电池的空穴传输层,在低温条件下制备电池器件.对不同厚度CuPc膜对钙钛矿电池性能的影响进行了优化,采用电流-电压测试、扫描电镜、原子力显微镜和X-射线衍射等方法分析了电池的光电性能和薄膜质量.研究结果表明:热蒸发沉积的CuPc层具有良好的平整性和覆盖性,当其厚度为10 nm时,器件在刚性基底上取得了15.37%的最高光电转化效率,在柔性基底上取得了12.66%的最高光电转化效率.该电池制备过程简单、成本低且重复性高,为进一步制备大面积、高效率以及柔性化的钙钛矿太阳能电池提供了参考.     

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。     

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.     

用于锂离子电池负极的多孔硅材料制备

多孔硅具有大量孔洞,能有效缓解体积膨胀带来的压力,有望成为锂离子硅基负极材料的一个研究方向.采用光助电化学腐蚀、二次化学腐蚀制备高孔隙率n型多孔硅材料,通过优化后的光助电化学腐蚀,样品的孔径约为800～1 000nm,多孔层厚度(平均孔深)约为155μm,孔隙率约74%.二次腐蚀后,样品孔径增加到1.1μm,多孔层厚度减小到110μm,孔隙率增加到84%,表明二次腐蚀增加了样品的孔径和孔隙率.以二次腐蚀的多孔硅材料为负极的锂离子半电池在0.05C的恒流充放电循环测试下,循环20次后充放电比容量保持在188和198mAh/g,效率保持90%以上.实验结果表明,多孔硅锂电极比单晶硅锂电极具有更长的循环寿命,可有效提高锂电池的性能.     

低温电子传输层对钙钛矿太阳能电池性能的影响

在TiO_2,ZnO,SnO_2三种低温电子传输层上,利用相同的钙钛矿薄膜沉积方法制备了钙钛矿太阳能电池,直接比较了三种电池的性能优劣,并从薄膜形貌、光学和电学性质等方面分析了造成性能差异的可能原因。结果表明:基于SnO_2的钙钛矿太阳能电池由于高的短路电流密度(J_(SC)=19.13 mA/cm~2)和填充因子(F_f=72.69%),具有最高的能量转换效率(P_(CE)=14.74%),基于TiO_2的电池次之(11.94%),ZnO基电池效率最低(9.03%).所制备的低温SnO_2基钙钛矿太阳能电池与基于常规高温TiO_2的钙钛矿电池具有相近的能量转化效率,从而使低温SnO_2电子传输材料在柔性、低成本钙钛矿电池领域展示出巨大的应用潜力。     

下转换发光粉Y2O3/Sm3+在染料敏化太阳能电池中的应用

采用沉淀法制备了Y2O3/Sm3+下转换发光粉,利用X射线衍射、荧光光谱对其进行了表征,并利用该发光粉具有下转换发光的特点将其应用于染料敏化太阳能电池(DSSC).结果表明,Y2O3/Sm3+下转换发光粉可以增加电池对太阳光的吸收范围,提高电池的光电流和光电压.研究了掺杂量对电池性能的影响,当掺杂量为3%时,光电转换效率从5.049%提高到5.94%,表明了其是一种有效提高光电转换效率的方法.     

反溶剂两步法制备TiO_2/CH_3NH_3PbI_3钙钛矿太阳能电池

一种基于钙钛矿结构碘铅甲胺薄膜太阳能电池由于成本低、光电效率高而成为研究热点.本文介绍一种反溶剂两步法制备平整均一钙钛矿薄膜太阳能电池的新工艺,即在旋涂碘化铅的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液时立刻滴加反溶剂氯苯,从而促进结晶.对器件和薄膜的分析显示该技术在旋涂时改变了钙钛矿成核和晶体生长动力学,其有利于制备出平整均一的钙钛矿薄膜.利用该方法制备的固态介孔结构太阳能电池,其效率达到了12.081%(在标准太阳光条件下测试),且电池的工艺重复性明显提升.     

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.     

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.     

用天然植物叶片为原料制备太阳能电池

选用天然植物叶片作为原料,提取其中的天然有机染料,制备染料敏化二氧化钛纳米薄膜太阳能电池,优化了制备过程中的各影响因素,最后测试了其电学特性,还比较了太阳能电池在不同的光线条件下的发电性能上的差别.通过测定电池的输出电压及电流,利用计算与做图的方法得到了电池的最大输出功率和光电转化效率.     

用背反射提高染料敏化太阳电池光吸收的研究

介绍了一种提高染料敏化太阳电池光吸收的背反射结构,以解决染料在长波范围吸光能力差的缺点。用P25纳米TiO2粉和水热法两种不同工艺制备了电池。透过光谱测试表明,两种工艺制备的电池对长波范围的光都没有充分利用,水热法制备的电池更透明。太阳模拟器测试结果表明,用银反光膜作为电池的背反射结构,增加了染料对长波范围内的光吸收,显著提高了电池的光电转换效率。P25粉工艺制备的电池效率提高了11.4%,水热法工艺制备的电池效率提高了22%。     

溶剂热法构建层状二硫化钒纳米片——一种高效稳定的钠离子电池负极材料

利用简单的溶剂热合成法制备层状二硫化钒纳米片,并对其作为钠离子电池负极材料进行了性能研究.结果表明:层状二硫化钒纳米片用于钠离子电池负极时,在电流密度为200mA/g的50次循环后,比容量最高可达238.4mAh/g.首圈库伦效率为78.0%,随后第二圈的库伦效率又增长为97.3%,整体稳定性好.     

基于NiO空穴传输层的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿太阳能电池的光伏特性

从2009年至今,基于卤族元素的有机-无机杂化钙钛矿薄膜太阳能电池由于简单的制备工艺和优良的光电转化效率,成为有望替代传统硅基太阳能电池的一种新型太阳能电池,由于其通常采用价格昂贵的有机空穴/电子传输层材料,所以虽然可获得较高的光电转化效率,但生产成本较高.本文选用价格低廉性质稳定的NiO为空穴传输层材料,利用旋涂热解法在导电ITO玻璃上制备平整致密的NiO薄膜,然后采用两步溶液法,在其上制备平均粒径约为150 nm的CH_3NH_3PbI_3吸光层,最后组装成ITO/NiO/CH_3NH_3PbI_3/PCBM/Ag平面倒置异质结型电池单元.本文对比研究了不同退火温度制备NiO薄膜的表面形貌和晶体结构,以及制备的电池单元的光伏性能.本文对比实验结果表明, 500°C退火处理的NiO薄膜最平整致密,以其为空穴传输层的未封装电池单元在大气环境中进行模拟太阳光辐照测试,可获得7.63%的光电转化效率和1 V的开路电压,优于类似条件下制备的以NiO为空穴传输层的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池.     

TiO2纳米线的制备及在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热法制备锐钛矿TiO2纳米线(TNWs),用X射线衍射和扫描电子显微镜对TNWs的形貌及其成分进行表征.将制备好的TNWs与TiO2混合,以乙醇、水作为分散剂制备稳定均一的TiO2胶体.采用刮涂法在ITO/PEN衬底上低温制备了柔性光阳极和染料敏化太阳能电池(DSSC),对其进行形貌及光电性能等表征和测试,分析TNWs的量对电池性能的影响.结果表明,加入TNWs可达到增加电子传导从而提高电池效率的目的.经优化发现,掺入质量分数为5.0%的TNWs时,电池的性能最好,所组装的柔性DSSC在100mW/cm2模拟太阳光照下,光电转换效率达2.59%.     

太阳能级硅激光刻槽埋栅电池的研究

探讨了廉价太阳能级硅材料对电池性能可能的影响,据此对激光刻槽埋栅电池的工艺加以优化．在此基础上制作的大面积太阳电池的转换效率达到１６．５９％．     

电容式钛酸锂电池的设计及制备方法

为解决现有钛酸锂电池在低温下电池容量衰减和充放电过程中的电池胀气问题，从电池内外部结构和制备工艺流程两方面提出新型钛酸锂电池结构设计.在电池内部模仿电容式结构，融合电容器的物理储能方式和蓄能电池的化学储能方式，提升电池在低温环境下的充放电性能.在制备工艺上采取柱形锂离子电池含浸新技术，提高含浸效率，减少电池内部水分，部分解决电池胀气问题，并进行相关性能测试.结果表明，新型钛酸锂电池容量保持率可在9 548次充放电循环下达到92.5%,低温环境下电池容量保持率大于75%,该方法有效提升了钛酸锂电池性能.     

有机-无机钙钛矿晶体生长调控研究进展

钙钛矿太阳能电池是近5年太阳能转化利用领域的研究热点,受到国内外研究者的广泛关注.ABX3钙钛矿不但具有快速传递空穴和电子的能力,而且具有强而宽的可见光吸收性能.介观和平面结构钙钛矿薄膜电池是并重发展的钙钛矿太阳能电池.其小于1!m钙钛矿光活性层使得器件对钙钛矿层的结晶度和成膜性有着较高的要求.通过控制钙钛矿的结晶方式和质量来提高膜的性能就成为了提高电池光电转化效率的重要方式之一.第一部分综述了各种制备条件下利用一步法和两步法合成ABX3太阳能电池钙钛矿薄膜.进一步通过提高钙钛矿材料的晶体质量,将钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从3.8%提高到20%.此外,和钙钛矿薄膜相比,钙钛矿大晶体不但具有较长的载流子传输路径,而且结构更加完整,更有利排除其他因素的干扰,增进对钙钛矿结构的深入解析.因此第二部分重点介绍了钙钛矿单晶的性能和制备方法,并对其在太阳能电池和光电探测器中的应用做了初步展望.     

双面HIT太阳能电池的模拟优化

运用FORS-HET数值模拟软件,对a-Si(n)/a-Si(i)/c-Si:(p)/a-Si(i)/pm-Si(p+)结构的太阳能电池进行模拟优化,依次讨论了不同结构,发射层,本征层,背场对电池性能的影响。通过计算不同结构的太阳能电池,结果表明:通过模拟计算显示太阳能电池性能最高的是双面HIT结构;电池性能随着发射层厚度的增加,载流子的收集效率降低造成各项参数逐渐降低,随着掺杂浓度的提高使得内建电场强度增加,性能提高最终趋于稳定;随本征层厚度的增加电池各个参数逐渐降低;增加背场能够提高电池性能。通过优化背场带隙在1. 6-1. 8 e V掺杂浓度NB≥1×1019cm-3的薄膜硅材料且本征层的厚度应该控制在3 nm,发射层厚度在3-5 nm较合适。理论计算表明双面HIT太阳能电池转化效率可以高达29. 17%.