非晶硅PIN太阳能电池在强光照射下的光电转换现象

用两种不同波长、不同功率的单色光作为激发光源,研究非晶硅PIN太阳能电池的光电特性,测试并计算了有关数据,发现在高功率强光照射下,PIN太阳电池光电转换呈现一种异常的现象,对此作了理论解释。     

叠层太阳能电池研究进展和发展趋势

叠层太阳能电池结构可以拓宽吸收光谱,最大限度地将光能变成电能,提高了太阳能电池的能量转换效率,这类太阳能电池是目前研究的热点.本文集中介绍了非晶硅叠层太阳能电池、多元化合物叠层太阳能电池和染料敏化叠层太阳能电池的研究现状,对它们的结构、性能指标和效率等做了介绍和评估,指出了各自的优缺点,分析了阻碍叠层太阳能电池进一步发展和应用的制约因素主要有两个:很难找到两种晶格匹配良好的半导体晶体;对环境友好,价格合理,来源丰富的太阳能电池材料很稀少.非晶硅系叠层太阳能电池对材料纯度要求较高,价格贵;化合物太阳能电池虽然转换效率高,但是电池材料对环境造成污染;而染料敏化叠层太阳能电池制作工艺简单,电池材料来源丰富,必将是今后发展的趋势.     

染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极的研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和工作原理,针对目前全世界关于染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极的改性进展进行了综述. 目前,TiO₂薄膜改性手段主要包括:表面处理、离子掺杂、半导体复合、微观有序空间结构、多孔化结构、贵金属沉积等. 改性二氧化钛光阳极是为了减少阳极和染料之间的界面阻抗以提高DSSC的光电转换效率. 最后对DSSC中光阳极改性的发展趋势和应用前景做了期许和展望,提出工程设计微观有序TiO₂光阳极结构、更大程度地开发TiO₂光阳极的制膜工艺、发挥各种手段的优势互补协同作用是未来染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极改性的方向. 对TiO₂光阳极界面之间的电阻和电子传输的机理进行更深层次的研究和探讨对染料敏化太阳能电池的工业化是非常必要的.      

天然染料敏化太阳能电池研究

通过一种莓叶委陵菜（Potentilla fragarioides）提取的植物色素作为材料制作天然敏化电池（DSSCs）。基于染料在紫外-可见光（UV-1900）下测得的吸收光谱与在DSSCs中的光电性能染料敏化太阳能电池（DSSC）的开路电压（Uoc）、短路电流（Isc）以及光电转化效率（η）的影响。基于染料在DSSCs中的光电化学性能表明,莓叶委陵菜的开路电压（VOC）0.60 V,短路光电流密度（JSC）0.81m A cm^-2和光电转化效率（η）0.59%。     

太阳能电池用低掺杂率多晶硅薄膜的制备

通过铝诱导晶化非晶硅(Aluminum-Induced Crystallization, AIC)制备的多晶硅薄膜具有较高的铝掺杂浓度(2×10¹⁸ cm^-3), 不适宜作为薄膜太阳能电池的吸收层. 我们提出了QCGE AIC法, 即: 硅原子的快速扩散; 冷却成核; 晶粒的慢速生长; 铝原子的向外扩散.通过精确控制AIC过程中退火温度及模式制备了掺杂率为2×10¹⁶ cm^-3的高品质多晶硅薄膜. 二次离子质谱(Secondary-Ion-mass Spectroscopy, SIMS)结果表明: 制备多晶硅薄膜中铝残留浓度依赖于退火的温度模式; 霍尔效应测试结果表明: 制备多晶硅薄膜的掺杂率依赖于退火的温度和退火模式; 拉曼光谱表明: 通过QCGE AIC 制备的多晶硅薄膜中包含有少量由小颗粒硅组成的区域.     

基于β-FeSi_2薄膜的太阳能电池研究

介绍了β-FeSi2的结构,β-FeSi2薄膜的光电特性以及β-FeSi2薄膜在太阳能电池方面的应用,指出了需要加强研究的方面.     

薄膜太阳能电池技术及市场发展现状

详细叙述了硅基薄膜太阳能电池结构、工艺制造技术,a-Si沉积设备,并针对薄膜电池技术的发展现状,分析了薄膜电池引起波动和变化的原因,展望了BIPV薄膜电池在未来城市建筑中的应用前景。     

光阳极结构对染料敏化太阳能电池性能的影响

染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池,通常用钛片做光阳极。用钛网代替钛片制备光阳极可组装成一种新型结构的染料敏化太阳能电池。采用电化学阳极氧化法,在磁力搅拌质量分数025%NH4F+体积分数225%H2O+乙二醇电解液作用下,在钛网和钛片表面制备TiO2纳米管阵列。其中,一组阳极氧化后的试样在具有微米颗粒的溶液中超声震荡。将制得的试样做光阳极组装染料敏化太阳能电池,并测试电池性能。用扫描电镜观察TiO2纳米管阵列。研究结果表明:阳极氧化所制备的TiO2纳米管阵列表面有覆盖层,超声处理可移去覆盖层,试样表面露出高度有序的纳米管阵列便于N719染料的灌入,而有效地提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率。钛网光阳极组装的染料敏化太阳能电池比相同条件下钛片组装的电池,光电转换效率提高了74倍。     

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。     

活性层混合溶剂的选择对高分子太阳能电池性能的影响

高分子有机太阳能电池因为其简单的制作工艺和轻便稳定的特性而引起人们的广泛研究。控制活性层的形貌对于提高有机太阳能电池的光电性能有着至关重要的意义。使用两种不同的混合溶剂(氯仿/1,8-二碘代辛烷和氯苯/1,8-二碘代辛烷)来制备PTB7-Th:PC_(70)BM活性层。发现使用氯苯/1,8-二碘代辛烷能使活性层获得更好的相分离效果,从而有利于光的吸收和电荷的分离。相对于氯仿/1,8-二碘代辛烷,使用氯苯/1,8-二碘代辛烷的太阳能电池的光电转化效率从7.21%大幅提高到了8.86%。这主要来自短路电流密度(从15.1 mA/cm~(-2)提高至16.7 mA/cm~2)和填充因子(从61.2%提高至66.3%)的提高。结果表明使用氯苯/1,8-二碘代辛烷作为混合溶剂有利于制备高性能的基于PTB7-Th:PC_(70)BM的有机太阳能电池。     

小分子浴铜灵作为缓冲层的钙钛矿太阳能电池性能研究

以有机小分子浴铜灵(BCP)作为缓冲层,引入钙钛矿太阳能电池的电子传输层与阴极之间,研究其对钙钛矿太阳能电池的能量转换效率及载流子的传输特性的影响。结果表明,相对于无BCP缓冲层的钙钛矿太阳能电池,器件的最高能量转换效率由9.67%提高到13.06%。BCP缓冲层的引入,降低了电荷传递电阻,提高了阴极的电子收集能力,可增强钙钛矿太阳能电池的光伏性能。     

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%。     

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。     

TiO2双层薄膜电极与背反射共构DSSC制备及表征

提出并设计制备了一种新型的染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构.该结构是在DSSC的光阳极上通过丝网印刷技术制备由尺寸不同的纳晶粒子构成的双层纳米晶TiO2薄膜,并在DSSC对电极的背面置放一层镀银反光膜.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线电子衍射仪(XRD)等手段分析了双层纳米晶TiO2薄膜的结构和形貌.通过实验,获得了双层纳米晶TiO2薄膜的最佳膜厚,分析了镀银反光膜的反光率.研究结果表明:在AM15、光强100mW/cm2的模拟太阳光下测试,这种新型结构的开路电压、短路电流、填充因子分别为075V,1117mA/cm2和0523;光电转换效率达到438%,比相同条件下传统的三明治型结构提高了241%.     

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。     

太阳能电池用FTO/NTO复合薄膜的研究

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了FTO/NTO复合薄膜.通过紫外可见光谱(UV-vis)、双电测四探针仪和电化学工作站对薄膜的光电性能进行表征,测量并分析了NTO阻挡层(兼作传输层)厚度改变对FTO/NTO复合薄膜组装器件光电性能的影响.实验结果表明:阻挡层厚度的变化能改变光生载流子的寿命,当NTO薄膜厚度为90 nm时,光生载流子寿命最高,阻挡层抑制光生载流子复合的效果最好; FTO/NTO复合薄膜的可见光透过率可达84%以上,同时能满足正向电子传输的导电要求.     

ZnO陷光结构材料的制备及其太阳能电池性能的研究

采用一步低温水溶液法在未制绒的单晶硅材料表面制备ZnO纳米棒阵列陷光结构材料,通过调控生长温度,对纳米棒阵列参数进行调控.利用扫描电子显微镜对不同条件下制备的ZnO纳米棒阵列材料的形貌进行表征,探究生长温度对阵列参数的影响.采用X射线衍射仪、荧光分光光度计、紫外-可见-近红外光谱仪对ZnO纳米棒阵列的晶体结构及光学特性进行分析.结果表明:低温水溶液法制备的ZnO纳米棒阵列结构具有较好的晶体品质、较高的透过率及较好的陷光效果.与2种材料(未制绒的裸硅片、仅有SiN_x减反射层的硅片)的表面相比,陷光结构硅的表面反射率有较大幅度的降低.将该陷光结构材料应用于未制绒且镀有SiN_x减反射层的单晶硅太阳能电池,与裸硅表面材料的太阳能电池相比,该电池的短路电流密度及转换效率分别提高了30.19%和33.87%.该陷光结构材料具有较好的陷光效果,且易于通过调控生长条件对其陷光效果进行优化.     

杂化太阳能电池活性层对光电转换效率的影响

从活性层的材料组成、结构与成分组成、制备以及光电性能优化等方面综述了当前的研究现状。指出活性层对太阳光的吸收效率、电池内激子分离效率和载流子传输效率是影响电池光电转换效率的三大因素,通过对活性层的组成材料、结构与成分组成恰当选择,结合活性层的制备及光电性能优化可有效提高电池光电转换效率。并展望了杂化太阳能电池的今后发展趋势。     

基于多功能层TiO2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能?

利用粒径为20和200nm TiO2在导电玻璃表面制备光阳极的光透明层薄膜、混合层薄膜以及散射层薄膜,通过有效地调整3种薄膜结构进而制备了染料敏化太阳能电池.研究表明,多功能层TiO2膜结构大幅度地提升了光电流,而且电子在多功能层TiO2膜内的界面传输阻抗较低.将3种薄膜有效结合并控制其厚度,可以有效地提高染料敏化太阳能电池的性能,在AM1.5,光强度为100 mW·cm-2的条件下,染料敏化太阳能电池光电转化效率可以提升至5.29%,电流密度达到11.7mA·cm-2.     

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。