外延晶体硅薄膜太阳电池的量子效率和特性研究

为了澄清限制所制备的颗粒硅带上的晶体硅薄膜太阳电池效率的主要因素,对制备在颗粒硅带、经区熔(ZMR)后的颗粒硅带和单晶硅衬底上的外延晶体硅薄膜太阳电池进行了QE和Suns-Voc研究.结果表明,颗粒硅带上沉积的外延层的表面有一定的粗糙度,它不但增加了电池表面的漫反射,也使氮化硅减反射膜的结构变得疏松,最终影响了减反射膜的陷光效果;沉积在颗粒硅带上的硅活性层的晶体质量也较差,较重的晶界复合限制了少子扩散长度,使得制备在颗粒硅带上的硅薄膜太阳电池在长波方向上的光谱响应明显变坏.所制备的晶体硅薄膜太阳电池的暗特性参数值均不理想,电池性能尤其受到过高的暗饱和电流I02值和过低的并联电阻Rsh值的严重影响.高的I02值是由于结区硅活性层较差的晶体质量所导致的严重的晶界复合造成的,低的Rsh值被归结为电池经激光切割后未经钝化的裸露的PN结及电池边缘的漏电造成的.     

外延晶体硅薄膜太阳电池的器件模拟及性能优化的研究

由于晶体硅薄膜太阳电池兼有晶体硅太阳电池高效、性能稳定和薄膜电池低成本的优点,是最有可能取代现有晶体硅太阳电池技术的下一代薄膜电池技术.本文利用PC1D软件对外延晶体硅薄膜太阳电池进行了器件模拟.为了使模拟更接近真实的情况,我们采用了更符合实际情况的器件结构和参数设置.在此基础上,全面系统地研究了背表面场（back surface field,BSF）层、基区和发射区参数、晶体硅活性层电学质量、电池表面钝化情况、电池内部复合情况和pn结漏电情况等对外延晶体硅薄膜太阳电池光电性能的影响.在影响外延晶体硅薄膜太阳电池效率的众多因素中,辨认出对电池效率影响幅度最大的3个参数依次是基区少子扩散长度、二极管暗饱和电流和正表面复合速度.通过模拟还发现,基区不是越厚越好,基区厚度的选择必须要考虑基区少子扩散长度的值.当基区少子扩散长度较小时,基区的最佳厚度应小于或等于基区少子扩散长度;当基区少子扩散长度较大时,基区少子扩散长度应至少是最佳基区厚度的2倍.此外,本文不但对模拟结果的现象进行了描述,还深化解释了其变化的物理机制.由于外延晶体硅薄膜太阳电池在器件结构上与晶体硅太阳电池具有很大的相似性,所以本文的结论在某种程度上对晶体硅太阳电池特别是当下研究最热门的薄硅片太阳电池也是适用的.     

具有集成旁路二极管的晶体硅太阳电池研究

研究了将旁路二极管集成到晶体硅太阳电池上的工艺．采用丝网印刷的方法,在晶体硅片局部区域印刷上合适的浆料,经烧结后直接形成一个二极管,其p-n结方向与主体太阳电池的p-n结方向相反,该二极管被用作旁路二极管,接着采用激光刻槽工艺将二极管与主体电池隔离,最后把多片集成了旁路二极管的太阳电池封装成组件,利用组件,．y测试仪进行不同遮挡条件下的测试．实验结果表明,集成在硅太阳电池上的旁路二极管可以有效地稳定组件短路电流,减少局部遮挡条件下组件输出功率的损失．     

晶体硅太阳电池SiNx/Al 背反射性能研究

随着硅片的不断减薄, 晶体硅太阳电池背反射性能变得越来越重要. 本文首先采用PC1D 软件进行理论模拟, 研究背反射率对电池的电学和光学性能影响. 模拟表明, 电池的短路电流、开路电压和内、外量子效率均随着背反射率增大而变大. 当电池背反射率从60%增加到100%时, 电池短路电流提高了 0.128 A, 最大输出功率提高了 0.066 W, 开路电压提高0.007 V; 1100 nm 波长下, 内量子效率提高39.9%, 外量子效率提高17.4%, 电池效率提高了0.4%. 然后, 通过丝网印刷技术制备了SiN_x/Al 背反射器, 实验结果表明, 在长波波段SiN_x/Al 背反射器具有良好的背反射性能, 在1100 nm以上的长波波段含有SiN_x/Al 背反射器结构的电池比普通Al 背场电池对同波长光的背反射率高出15%, 因而具有更高的电池效率.     

硅氧合金薄膜结构光电特性及其在硅基薄膜太阳电池中的应用

硅薄膜合金化可调控硅基薄膜的光学带隙、折射率等特性,是提高硅基薄膜太阳电池性能的重要途径之一.硅氧合金薄膜是由富硅相和非晶富氧相组成的双相体系,具有高电导、宽带隙、低折射率等特性,可用于硅基薄膜太阳电池的吸收层及辅助层,提高太阳电池的性能,是近期硅基合金薄膜的研究热点.本文将概述硅氧合金薄膜的微观结构、光电特性,及其在硅基薄膜电池窗口层、吸收层、中间反射层、背反射层等的应用.     

ZnMgO薄膜的等离子体辅助分子束外延生长及其

利用电感耦合等离子体(ICP)及电子束探针微分析(EPMA)装置对等离子体辅助的分子束外延(MBE)法在蓝宝石衬底上生长的Zn_1-xMg_xO 薄膜的Mg组分进行了测试. 经理论分析, 导出适合于生长过程中Zn过剩和Zn不足两种情况下进行Mg组分分析的理论模型. 进一步针对Zn过剩的生长条件, 得出表示薄膜的Mg组分与薄膜生长过程中Mg坩埚温度之间关系的数学表达式, 并通过实验测试验证了这一表达式的正确性.     

硅单晶上类金刚石薄膜织构和外延取向与界面价电子结构的关系

金刚石和立方氮化硼薄膜由于其优异的性能已经获得了实际应用. 该类薄膜的特定取向对其在光学和微电子学领域的应用有特殊意义. 用固体与分子经验电子理论(EET)计算了衬底硅不同晶面与金刚石和立方氮化硼薄膜不同晶面的相对电子密度差, 从计算结果分析认为, 对所研究的薄膜, 薄膜与基底界面的电子密度差越小, 薄膜在热力学上越稳定, 界面的电子密度差是决定薄膜织构或外延取向的本质原因. 这些推断与实验事实符合得很好. 该计算方法和理论不仅为探讨金刚石和立方氮化硼在硅单晶表面上的薄膜生长机制提供了一个新视角, 还可能为其他薄膜取向的预测提供指导.     

ZnMgO薄膜的等离子体辅助分子束外延生长及其Mg组分分析

利用电感耦合等离子体(ICP)及电子束探针微分析(EPMA)装置对等离子体辅助的分子束外延(MBE)法在蓝宝石衬底上生长的Zn1-xMgxO薄膜的Mg组分进行了测试.经理论分析,导出适合于生长过程中Zn过剩和Zn不足两种情况下进行Mg组分分析的理论模型.进一步针对Zn过剩的生长条件,得出表示薄膜的Mg组分与薄膜生长过程中Mg坩埚温度之间关系的数学表达式,并通过实验测试验证了这一表达式的正确性.     

无机薄膜光栅的制备及其衍射特性研究

有效地结合激光干涉法和化学刻蚀法,提出一种制备高密度、高衍射效率无机光栅的新方法．采用溶胶．凝胶法和化学修饰法合成具有紫外感光性的含锆溶胶,并在（100）硅基板上制备含锆感光性凝胶薄膜．利用该薄膜,结合激光干涉技术和热处理工艺制备出周期为1μm的无机ZrO2薄膜光栅．为了提高光栅的深宽比,采用碘饱和的KOH各向异性刻蚀剂对无机光栅进行湿法化学刻蚀,从而有效地提高了光栅的衍射效率．对刻蚀后的光栅进行表面镀金处理,提高光栅的表面光洁度和反射率使得光栅的衍射效率得到进一步的提高．     

CdTe太阳电池组件的关键技术研究

采用化学水浴法沉积CdTe太阳电池的n型窗口层CdS多晶薄膜, 用近空间升华法制备吸收层CdTe薄膜. 为了获得优质的背接触, 对退火后的CdTe薄膜用湿化学法腐蚀一富Te层, 然后沉积背接触层. 结果表明：具有ZnTe/ZnTe: Cu 复合层的太阳电池性能优于其他背接触结构的电池. 最后, 采用激光刻蚀和机械刻蚀相结合, 制备了glass/SnO₂:F/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe:Cu/Ni太阳电池小组件, 其中一个CdTe太阳电池小组件的效率达到了7.03% (开路电压V_oc = 718.1 mV, 短路电流I_sc = 98.49 mA, 填充因子53.68%, 面积54 cm²) (由中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心测量).     

石墨浆做背接触层的CdTe薄膜太阳电池的导纳谱表征

本文测试了掺杂石墨浆作背接触层的CdTe薄膜太阳电池的导纳谱,计算得到电池中存在的影响电池性能的缺陷能级及其俘获截面.掺杂石墨浆作背接触层的CdTe薄膜太阳电池中存在三个缺陷能级,其位置Et-Ev分别约为0.34,0.46和0.51eV,对应的俘获截面分别为2.23×10-16,2.41×10-14,4.38×10-13cm2.     

创新的内涵、外延和经济学意义

创新的内涵指在世界上首次引入新东西、引入新概念、制造新变化，其中，“新”指在结构、功能、原理、性质、方法、过程等方面的、首次的、显著性的变化。创新的外延包括知识创新、技术创新、制度创新等。熊彼特的“创新理论”、技术创新理论和知识创新理论反映了创新经济学研究的不同阶段。创新导致暂时垄断，产生超额创新利润，并从价值和利润决定的角度，将市场经济“一分为二”：遵循“劳动价值论”的普通商品市场，遵循“创新价值论”的创新商品市场。     

磁致伸缩薄膜-基底悬臂梁系统的弯曲特性研究

从基本力学平衡方程出发获得了任意薄膜厚度的磁膜-基底悬臂梁系统弯曲问题的严格解, 研究了悬臂梁系统作为弯曲型微传感器件的应用优化问题, 并重点分析了构成悬臂梁的两种材料的几何参数和物理参数对悬臂梁自由端最大挠度值的影响. 结果表明: 在基底厚度确定的情形下, 当磁膜/基底的弹性模量比值增加时, 悬臂梁自由端挠度的最大值增大, 但对应挠度最大值的最优厚度比值则减小; 而当悬臂梁的总尺度确定时, 系统的挠度最大值与磁膜和基底材料的弹性模量和Poisson比无关.     

纳米Ta基阻挡层薄膜及其扩散体系电阻特性研究

采用直流磁控溅射方法在p型（100）Si衬底上制备了3类Ta基纳米阻挡层薄膜及其对应的Cu／barrier／Si复合膜,并对薄膜样品进行了卤钨灯快速热退火（RTA）．用四探针电阻测试仪（FPP）,AFM,SEM-EDS,Alpha—step IQ台阶仪和XRD等分析测试方法对样品快速热退火前后的电阻特性和形貌结构进行了分析表征．实验结果表明,热处理过程中,凝聚、氧化和稳态效应同时出现,方块电阻的增大和下降趋势并存;而高温退火后Cu和Si发生互扩散形成的高阻相Cu3Si与更粗糙的表面形貌引起更强烈的电子散射导致了复合膜系方块电阻的急剧增加．     

Al2O3／Si（001）衬底上GaN外延薄膜的制备

利用低压金属有机物化学气相沉积方法在Ａｌ２Ｏ３／Ｓｉ（００１）衬底上制备出了六方结构的ＧａＮ单晶薄膜。厚度为１．１μｍ的ＧａＮ薄膜的（０００２）Ｘ射线衍射峰半高宽是７２ａｒｃｍｉｎ,薄膜的玛赛克（ｍｏｓａｉｃ）结构是Ｘ射线衍射峰展宽的主要原因,室温下ＧａＮ光致发光谱的带边峰位于３６５ｎｍ。     

两步法生长氮化铝中缓冲层和外延层工艺研究

研究了利用有机化学气相沉积外延方法在c面宝石（α-A1203）衬底上两步法外延生长的氮化铝薄膜．缓冲层采用氮化铝成核层．原位反射谱表明氮化铝成核过程有别于氮化镓缓冲层成核,在优化的条件下显示出单一晶面取向．同时,X射线衍射分析表明氮化铝初始成核过程中,缓冲层存在着压应变;随着成核时间的增加及退火,压应变逐渐得到驰豫．结合透射光谱分析发现,在外廷层的生长过程中,较高的的Ⅴ/Ⅲ比能够提高氮化铝薄膜的晶体质量,但是生长速率下降,可能是由于三甲基铝与氨气的寄生反应加剧造成的;另外,对氮化铝外延层进行适度的Si掺杂能够在一定程度上改善薄膜表面形貌．     

层状二硫化钼纳米薄膜的制备及其光学特性

通过化学气相沉积法(CVD),以三氧化钼(MoO_3)粉末和硫(S)粉末作为反应物,将二硫化钼(MoS_2)纳米薄膜直接沉积到石英衬底上.通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面形貌进行了观察.发现所生长的MoS_2薄膜为纳米层状结构.通过拉曼光谱和光致发光光谱对生长的薄膜进行结构及光学性能分析.结果表明生长的纳米薄膜中有单层、双层和三层MoS_2薄膜的存在,同时在单层、双层和三层MoS_2薄膜中观察到了光致发光现象.并分析解释了MoS_2纳米薄膜从体材料向单层转变时能带结构的变化.     

量子遥感的光谱结构研究

光谱的精细结构是量子遥感研究的核心.首先概述了国内外光谱遥感现状,然后讨论了在没有外场的情况下,量子光谱的电子自旋对类氢原子的能级和谱线的影响;开展了量子遥感的光谱精细结构研究,给出了量子遥感的光谱精细结构表达式.为深刻研究和认识遥感光谱结构的机理提供理论依据.     

量子遥感的光谱结构研究

光谱的精细结构是量子遥感研究的核心.首先概述了国内外光谱遥感现状,然后讨论了在没有外场的情况下,量子光谱的电子自旋对类氢原子的能级和谱线的影响;开展了量子遥感的光谱精细结构研究,给出了量子遥感的光谱精细结构表达式.为深刻研究和认识遥感光谱结构的机理提供理论依据.     

一种染料敏化太阳电池用新型对电极的研究

介绍了一种新型染料敏化太阳电池用对电极结构,由基底材料、一层Al和其上的Pt构成.该新型对电极可以显著提高染料敏化电池的光电转换效率,由通常的3.46%提高到7.07%（AM1.5）.对该新型对电极的电学、光学性能以及耐腐蚀特性等进行了研究,分析了其优缺点,并提出了一系列改进方案.