HIT太阳能电池性能的模拟计算

运用AFORS-HET程序,对带有本征层的异质结(HIT)太阳能电池结构参数进行模拟分析,研究透明导电氧化物薄膜(TCO)功函数、背电场、衬底厚度以及衬底材料的选择对电池性能的影响。结果表明:p型衬底结构电池TCO功函数越小越好,而n型衬底TCO功函数越大越好。背电场对电池载流子的传输和背表面复合有较大的影响。减小衬底的厚度造成光吸收减少,短路电流降低,电池效率有一定损失。从理论上分析,n型材料更适合作为电池衬底。通过优化电池结构,获得了p型衬底电池的最高转换效率为23.38%,n型衬底电池最高转换效率26.74%。     

InGaN太阳能电池材料的辐射性质

对采用分子束外延生长的In1-xGaxN薄膜与金属有机化学气相沉积生长的GaAs和Ga0.51In0.49P薄膜太阳能电池材料进行了对比研究,探讨了全太阳光谱材料系In1-xGaxN合金薄膜受到高能粒子辐射后的电学特性变化规律。实验结果显示:GaAs和Ga0.51In0.49P的光致发光信号强度受到照射的强烈压制,而受到类似剂量照射后InN的光致发光信号强度没有下降;In1-xGaxN合金薄膜材料的电学特性表现出用高能质子(2MeV)照射比当前常用的GaAs和GaInP光伏材料有更高的电阻。这表明,In1-xGaxN对高能粒子损伤没有GaAs和GaInP那么敏感,从而给空间受到强辐射的高效太阳能电池提供了巨大的应用潜力。     

有机太阳能电池研究进展

用有机半导体制作太阳能电池,工艺简单,成本低廉,虽然目前转换效率较低,但具有发展的潜在优势.介绍了有机太阳能电池基本性质、结构、原理、研究现状及缺陷和产生原因,以及它的未来发展趋势也进行了简要描述.     

退火处理对体异质结有机太阳能电池性能的影响

制备了结构为:ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/LiF/Al的有机太阳能电池,研究退火对电池性能的影响,实验发现:经过60 min 150℃退火处理后,器件开路电压(Vo)c为0.57 V,短路电流密度(Js)c达到6.32 mA.cm-2,填充因子(FF)达到0.55,光电转换效率(ηp)达到2.01%,器件性能明显提高。探讨了退火对电池性能影响的内在原因。     

金属纳米粒子对非晶硅太阳能电池性能影响的理论模拟

使用时域有限差分(FDTD)方法,在标准太阳光下模拟非晶硅太阳能电池表面上有序排列的Ag或Au纳米颗粒对电池的光吸收增强效应.结果表明:通过改变金属颗粒的直径和粒子周期性间距等不同条件,光吸收的增强效应有规律地变化.结合AMPS-1D模拟软件对非晶硅电池的电学性能进行计算,在标准太阳光下,使用直径为200 nm、周期性间距为600 nm的Ag纳米粒子可以使非晶硅电池效率的提高幅度达到23.4％.     

高效径向结纳米线薄膜太阳能电池研究进展

探索新型径向结太阳能电池构架,已经成为开发新一代高效薄膜光伏技术的关键突破方向之一.基于现有成熟硅基薄膜工艺,构建纳米线薄膜径向结电池,将有利于进一步提升电池转换效率、降低成本和增强稳定性,并最终促进实现我国光伏入网电价与市场持平的目标.本文重点回顾利用基于低熔点金属诱导生长硅纳米线结构上实现的硅基薄膜径向结电池结构的进展和最新成果.     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。     

高寒地区太阳能电池使用寿命分析

据调查,目前中国还有256个无电乡镇、3817个无电村、93.6万户无电户、387万无电人口,主要分布在新疆、西藏等14个省(自治区),加快解决无电地区、无电人口的无电问题已经是中国电力事业的重中之重。但是电力供应单靠并网的煤、水、核电尚存在一些供电死角,这就需要由太阳能等可再生能源发电来填补,但是西部地区的高寒气候对太阳能供电提出了一项又一项的挑战。对高寒地区太阳能电池使用寿命进行分析,旨在提高太阳能电池的使用年限,为解决西部无电区用电问题做出贡献。     

In1-xGaxN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n-In1-xGaxN/p-Si异质结的光伏特性进行了研究,并与c-Si同质结薄膜电池的性能作了比较。研究表明:在AM1.5的光照条件下,n-IGN/p-Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27%。电池效率受到薄膜质量的强烈影响,从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。     

In1-x GaxN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n—In1-xGaxN/p—Si异质结的光伏特性进行了研究,并与c—Si同质结薄膜电池的性能作了比较。在AM1.5的光照条件下,n—IGN/p—Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27%。电池效率受到薄膜质量的强烈影响,从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。     

P层厚度对InGaN单结太阳电池的影响

采用基于第一性原理和太阳电池基本方程的wxAMPS软件,在理想情况下,模拟计算了单结In0.65 Ga0.35 N太阳电池的光电特性。计算结果表明：当p层厚度从130 nm逐渐增加到220 nm时,入射的光子吸收能量减少,从而产生的光生载流子数目减少,进而引起了开路电压、短路电流密度以及电池的转换效率均逐渐减小,但是填充因子却反而逐渐增大,为对单结In0.65 Ga0.35 N太阳电池的设计提供了理论的参考依据。     

pn结太阳电池饱和电流密度的理论研究

为提高太阳电池的开路电压Vac和效率η,必须减小饱和电流Jo,据此,对影响Jo的各种因素进行了研究,推导了更为普遍的有限尺寸条件下太阳电池的表面复合速度和少子加速场对Jo影响的表达式,并且对两者的影响进行了数值模拟,直观地得出了以下结论：在保证消除重掺杂效应带来不良影响的条件下,增大发射区少子漂移场强,可减小,Jo,提高电池Vco;减少电池的表面复合速度,能提高电池的性能。     

InGaN/GaN多量子阱太阳电池的光电性能研究

对利用In含量为0.3的In Ga N/Ga N多量子阱制作的In Ga N太阳电池的结构和光电性能进行了研究,该太阳电池的In Ga N/Ga N多量子阱结构在一定程度上减轻了In N和Ga N相分离现象.研究结果显示,In Ga N/Ga N多量子阱结构的太阳电池,在单色光波长大于420 nm的工作条件下的光电性能有明显的改善.利用In Ga N/Ga N多量子阱结构制作的In Ga N太阳电池,其开路电压约为2.0 V,填充因子约为60%,在波长420 nm时,外量子效率为40%,但在波长450 nm时,却只有10%.     

全球太阳能汽车电池专利的计量分析

太阳能汽车电池领域的技术创新活动日益活跃. 以德温特专利数据库中获取的该技术领域的专利文献作为样本数据,对全球太阳能汽车电池专利所包含的题录信息进行了计量分析,以揭示该领域的技术发展态势、竞争格局和主要研发力量.研究表明,近10年来该技术领域的研发持续升温,中国成为全球争夺的主要市场,但中国企业的技术力量相对较弱.     

氯化铷添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

在钙钛矿前驱体溶液中加入添加剂,是改善钙钛矿薄膜质量、提高钙钛矿太阳能电池性能的重要手段。该研究采用氯化铷(RbCl)作为添加剂,通过扫描电子显微图像、 X射线衍射图谱、光致发光光谱等表征手段,研究了不同比例添加RbCl对钙钛矿薄膜形貌与结构的影响,并通过外量子效率测试等方法,比较了不同比例RbCl添加后的钙钛矿太阳能电池器件性能。结果表明：RbCl的添加有利于引导钙钛矿晶粒生长,增大晶粒尺度,形成致密薄膜,从而抑制界面处载流子复合。适量添加RbCl后,钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从18.88%提升到20.06%,开路电压、短路电流密度和填充因子等参数均显著提高,钙钛矿太阳能电池性能得到明显改善。     

氧化硅及多晶硅对TOPCon太阳能电池性能的影响

TOPCon电池采用超薄氧化硅与掺杂多晶硅对晶体硅前后表面进行钝化并实现选择性载流子输运,提高了晶体硅太阳能电池的效率,但其中的一些物理机理尚未完全被理解.从理论上模拟研究了氧化硅厚度、氧化硅中的介孔密度、多晶硅掺杂浓度等参数对TOPCon太阳能电池性能的影响.结果表明:电池的性能随着氧化硅厚度的增加呈先缓慢提升后急剧...     

基于复合电子传输层聚合物太阳能电池性能研究

为解决电子和空穴传输不平衡以及载流子复合对有机太阳能电池转换效率的限制问题, 提出采用聚芴材 料 PFO(poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl))对有机太阳能电池电子传输层 TiO 2 进行界面修饰以提高电荷传输, 进而提高太阳能电池能量转换效率。 通过表面形貌分析和功函数测量表明, PFO 界面层的引入不仅填补了 TiO 2 界面缺陷, 同时 PFO 可作为有效的电荷传输中心, 通过提高器件电子转移能力, 进而提高有机太阳能电 池器件短路电流和填充因子, 使有机电池能量转换效率从 5. 17%提升到 6. 96%。     

浴铜灵在提高反式钙钛矿太阳能电池性能的研究

近年来,基于CH_3NH_3PbX_3(X=Cl,Br,I)结构的钙钛矿太阳能电池由于其简单的制作工艺和较高的光电转化效率而吸引了大量的研究。在反式钙钛矿电池活性层中使用浴铜灵(BCP)来提高电池光电性能。使用溶液法旋涂BCP有效地把Ag电极的功函从原来的-4.23 e V降低到了-4.12 e V,改善了电子的传输和Ag电极收集电子的效率。从而提高了反式钙钛矿电池的短路电流密度和填充因子。光电转化效率由10.3%提高到12.6%。使用BCP的钙钛矿电池的稳定性也有约10%的提高。结果证明,使用BCP有利于提升反式钙钛矿电池的性能,对实现这类太阳能电池的商业化应用起到推动作用。     

垒层p型掺杂量的分布对InGaN基发光二极管性能的影响

采用APSYS软件分析了InGaN基发光二极管的垒层中p型掺杂量的分布及其作用.结果表明,当所有的p型掺杂量集中于最后一个垒层时,发光二极管的发光强度最大,大注入电流下的效率衰减量最小.其主要原因是优化了垒层中p型掺杂量的分布有利于电子限制和空穴注入.     

ITO电极方阻对有机太阳能电池性能的影响

研究了氧化铟锡(ITO)电极方阻对有机太阳能电池性能的影响.通过分析采用不同方阻的ITO作为阳极的有机太阳能电池电阻特性和光学特性,探讨了影响器件性能的原因.ITO电极方阻影响器件的串联电阻和并联电阻,从而对器件的短路电流和功率转换效率有显著影响.不同ITO玻璃的透过率以及电磁场在电池器件内部的分布表明,ITO玻璃的光学特性差异不大,对器件性能影响较小.器件效率的差别主要是由于不同ITO方阻对器件电阻特性的影响导致.