阳极光电性能对聚合物太阳电池性能的影响

为验证ITO的光电性能,以不同类型ITO作为光电阳极,采用旋涂与真空蒸镀的方法制备本体异质结聚合物太阳电池ITO/PEDOT∶ PSS/P3HT∶ PCBM/Al,研究了ITO表面形貌及光场分布对太阳电池光电性能的影响.结果表明,合适的ITO厚度及表面形貌能够在有效收集空穴的同时,提高光子透过率,保证有源层对光子的吸收.合适的ITO阳极厚度及表面形貌能够有效提高聚合物太阳电池的光伏性能,使得聚合物电池的效率从0.07;提升至1.30;.     

宽通带宽截止带通滤光片研究

本文以K9为基底设计了一种宽通带宽截止带通滤光片,即:540～750 nm为通带区域,400 ～ 520 nm、770～1100 nm为截止带区域,为实现这一特性,在K9基底的两侧分别设置长波通和短波通组合膜系,分别用于截止400～520 nm和770～1100 nm,而两者通带交集为540 ～ 750 nm,膜层总数为48层,膜层总厚度达5.03 μm,工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料.利用分光光度计对镀有该组合膜的样品透过率进行测量,测试结果表明540～750 nm通带平均透过率达到了85.82;,通带相对半宽度达221 nm,400 ～ 520 nm和770 ～ 1100 nm的截止度分别达到1.36;和1.27;,实验结果与理论设计基本吻合,达到了宽通带宽截止的目标,环境测试表明:薄膜具有良好的稳定性和牢固度.该组合膜系可以应用于可靠性要求较高的环境中.     

基于P3HT空穴传输层的钙钛矿太阳能电池性能仿真研究

利用AMPS-1D软件对钙钛矿太阳能电池性能进行仿真.研究发现,当P3HT厚度500 nm时,钙钛矿太阳能电池的短路电流密度Jsc=18.995 mA/cm2,光电转换效率Ef=17.425;,填充因数FF=0.824,开路电压Voc=1.113 V.钙钛矿太阳能电池的光吸收层厚度为400 nm时,钙钛矿太阳能的光电转化效率最大.钙钛矿太阳能电池开路电压、短路电流密度、填充因数和光电转化效率等性能随着阴极材料功函数的增大而减.通过理论计算对制备高性能的太阳能电池具有指导性作用.     

基于玻璃基底的TiO2自清洁减反射薄膜的研究

采用直流磁控溅射(DMS)技术和能量过滤磁控溅射(EFMS)技术在玻璃基底上制备了TiO2薄膜.用TFC膜系设计软件优化设计了单层和双层减反射薄膜,确定制备工艺参数,根据优化结果分别制备了TiO2构成的单层和双层薄膜.利用SEM、椭偏仪、接触角测定仪和光催化测试系统对薄膜进行了表征和测试.实验结果表明:优化设计的膜层都具有良好的减反射性能,单层和双层薄膜在400~800 nm的平均透射率分别为0.845和0.891.氙灯照射30 min后接触角从61.5°变为28°和8°,后者具有超亲水性.紫外光照下对RhB的降解速率分别为-0.0019 min-1和-0.0034 min-1,具有良好的自清洁性能.单层和双层TiO2薄膜具有自清洁和减反射性能.由高低折射率匹配组成的双层薄膜有较平滑的曲线,光催化降降解性能和亲水性较好.     

ITO电极的湿膜光刻与干膜光刻制备研究

聚合物太阳电池的制备中,阳极ITO的制备是决定器件效率的重要工艺之一.本文主要对ITO电极的湿膜光刻和干膜光刻制备方法进行了比较,并用光学相干断层扫描(OCT)技术等方法对制备的电极进行了检测,结果表明湿膜光刻可以获得较为精细的电极结构.     

磁控溅射Cu薄膜的光电性能研究

利用磁控溅射技术,通过正交试验设计方法,在K9光学玻璃基底上制备了Cu薄膜,研究了溅射时间、基底温度和氩气流量对Cu薄膜光电性能的影响.研究表明:Cu薄膜的透射谱在紫外波段362 nm处有明显吸收峰,但在可见光波段吸收强度较弱,说明Cu膜在可见波段有较高的透光性;膜厚度增加则光学透射率降低.电阻率随膜厚的增大,大体上呈逐渐减小的趋势;1100 nm 为临界尺寸,Cu膜厚度<1100 nm时,电阻率值变化较快;Cu薄膜厚度>1100 nm时,电阻率变化缓慢至定值.当溅射时间为25 min、基底温度为300 ℃、氩气流量为6.9 sccm时所得样品在紫外-可见光区没有吸收,且导电性好.     

氧化物纳米涂层显微结构对α-Al2O3微滤膜水通量的影响

在孔径为φ0.30μm左右α-Al2O3微滤膜其孔内表面涂覆ZnO、SnO2、TiO2纳米涂层,均可以显著地提高膜的水通量.实验考察了纳米涂层的显微结构对改性后的α-Al2O3微滤膜水通量的影响规律.结果表明:当改性氧化物的晶粒尺寸在4～7 nm之间,涂层的厚度为10～15 nm并且涂层表面具有良好平整度时,对于不同的氧化物改性后的α-Al2O3微滤膜的水通量可以提高19.4;～49.6;.     

Ga源温度对共蒸发三步法制备Cu(In,Ga)Se2太阳电池的影响

利用共蒸发三步法制备了Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜,并通过调整制备工艺中的一、三步的金属镓(Ga)的温度,改变Ga含量的梯度分布,研究不同梯度分布对CIGS薄膜及电池性能的影响.从而优化了电池带隙梯度分布,使电池的开路电压Voc在提高的同时,最大程度的减小了Jsc的损失.优化后薄膜表面的结晶情况得到改善,电池的结界面和二极管特性也得到相应的提高.量子效率测试发现,优化后的CIGS太阳电池在较长波段中(520～1100nm)的光子吸收损失大大减小.     

SrCO3∶Eu2+荧光粉的制备及其发光性能研究

首先采用微波辅助共沉淀制备SrCO.∶Eu3+前驱物,然后高温还原得到SrCO3∶Eu2+样品.通过X射线衍射仪(XRD)和荧光光度仪分析样品的结构和发光性能,确定样品的最佳煅烧温度为1100℃,助熔剂硼酸的最佳用量为15;.研究表明,样品的激发图谱由220 ～ 320 nm和400 ～580 nm两个宽带光谱组成;发射图谱位于550～700 nm宽带吸收峰,其特征发射峰值位于610 nm(λex =475 nm),属于红色发光.这种宽带激发和发射的碳酸锶基质的稀土荧光粉可望用于制造荧光玻璃.     

采用超薄的GaAs光子晶体吸收层提高太阳能电池的吸收效率

本文提出了一种超薄的GaAs光子晶体吸收层结构.吸收层厚度只有0.2μm,太阳能电池的总厚度只有0.35μm.计算结果表明:当晶格常数T=0.46μm、上表面边长r=0.05μm、下表面边长R=0.1μm、高度为0.2μm时,吸收层的吸收效率较高.在300～700 nm波长范围内,该薄膜太阳能电池的吸收效率比吸收层不含光子晶体的电池提高了61.80;.所设计的薄膜电池结构在波长为300～700 nm、入射角为0°～70°范围内的吸收效率均在60;以上,满足太阳电池对宽频谱、广角度光吸收的要求.     

中频对向靶磁控溅射制备超薄ZnO薄膜及其在太阳电池中的应用

中频溅射制备ZnO薄膜可改善射频磁控溅射方式中沉积速率过慢的缺点.对于多层薄膜的制备,对向靶的设计可使样品避开等离子体直接轰击,减少基底薄膜的损伤.本文采用这项技术制备厚度约为50nm的ZnO薄膜,通过调整工作压强、溅射功率、氧氩比等工艺条件,制备出均匀致密,结晶质量高,电阻率在102～103Ω·cm之间,可见光区透过率达到90;的ZnO薄膜.将其应用到CIGS太阳电池中发现,具有50nm厚度的ZnO层的CIGS太阳电池的性能较无ZnO层的太阳电池都有了很大提高.     

GaAs基底TiO2/SiO2减反射膜的反射率性能分析

本文设计并制备了适用于砷化镓(GaAs)多结太阳电池的TiO2/SiO2双层减反射膜,通过实测反射谱来验证了理论设计的正确性。利用编程分析了TiO2、SiO2单层膜的厚度及其折射率对双层膜系反射率的影响。结果显示,在短波范围(300～600 nm),TiO2膜厚对反射率的影响要大于SiO2,而SiO2折射率对反射率的影响比TiO2大;在中波范围(600～900 nm),随着单层膜的厚度和折射率的增加,双层膜系反射率存在一个最小值,变化趋势是先降低,而随后增加。同时,计算结果得到SiO2和TiO2的最优物理膜厚分别为78.61 nm和50.87 nm,此时在短波段中心波长λ1=450 nm处最小反射率为0.0034%,在中波段中心波长λ2=750 nm处最小反射率为0.495%。采用电子束蒸发法在GaAs基底上淀积TiO2/SiO2双层膜,厚度分别为78 nm和50 nm。实测短波和中波相应的反射率极小值分别为0.37%和2.95%,与理论结果吻合较好。     

宽吸收带MEH-PPV/PbS量子点复合材料的制备

制备出粒径在3~8nm之间的宽吸收带聚合物MEH-PPV/PbS量子点复合材料。该材料在400~1100nm波长区域内表现出强吸收,能覆盖太阳光谱的大部分。准原位吸收光谱分析表明,MEH-PPV的加入不是获得宽吸收带纳米颗粒的主要因素。     

基于AAO纳米光栅的薄膜硅太阳能电池表面减反结构设计与仿真

提出了一种新型的表面带有阳极氧化铝(AAO)纳米光栅的薄膜硅太阳能电池表面减反结构.理论分析设计了AAO纳米光栅结构参数.用Tracepro光学软件研究了不同占空比和光栅常数对薄膜硅光吸收的影响,得到了最佳结构参数.在此基础上,运用FDTD软件进一步模拟了带有最佳AAO结构尺寸的太阳能电池吸收谱线.仿真结果表明在光栅常数为440 nm,光栅高度为75 nm,占空比为0.5结构尺寸下,AAO具有最强的加强光吸收的作用.     

TiO2/P3HT纳米复合材料光催化降解甲基橙的动力学研究

用化学氧化聚合法制备了导电聚合物聚3-己基噻吩(P3HT).用聚3-己基噻吩改性纳米二氧化钛,合成TiO2/P3HT纳米复合微粒.对其光催化降解甲基橙的反应动力学进行了分析,测定了反应的表观活化能.结果表明,纯纳米TiO2和TiO2/P3HT纳米复合微粒光催化降解甲基橙的反应均为一级反应;纳米TiO2经聚3-己基噻吩(P3HT)修饰后在可见光下的光催化活性得到提高,且提高降解温度有利于提高甲基橙的降解率,纳米TiO2经P3HT修饰后降解甲基橙的表观活化能由23.44 KJ/mol下降到19.36 kJ/mol.     

玻璃化转变温度对太阳电池Ag/Si界面微观结构和电学性能的影响

采用红外快速烧结炉制备了不同成分组成玻璃的多晶硅太阳电池,利用X射线扫描仪和扫描电子显微镜对电极的相结构及微观形貌进行了分析,采用NETZSCH STA 449C电流补偿型差示扫描仪测试玻璃粉的玻璃化转变温度,研究了不同成分组成的玻璃化转变温度对太阳电池Ag/Si接触界面之间微观结构和电学性能的影响.结果表明:玻璃化转变温度为346℃时,烧结的银电极致密度最高,Ag/Si之间的欧姆接触最紧密,重结晶在发射极上的银颗粒尺寸最大且数量最多,获得的光电转换效率达到了17.25;.因此,具有适当玻璃化转变温度的玻璃对太阳电池减反射层与硅发射极有着较好的润湿性,并对太阳电池的电学性能起着重要的影响.     

溶胶-凝胶法制备紫外及蓝光双截止润眼镀膜玻璃

采用溶胶-凝胶法,在3 mm厚的普白玻璃含锡面镀制镶嵌Ag纳米粒子的氧化硅薄膜,达到吸收蓝光的效果,在其非锡面镀制纤锌矿结构的氧化锌薄膜,达到阻隔紫外效果.通过双膜层的相互作用,达到对紫外和短波蓝光有效阻隔吸收,从而获得具有紫外蓝光防护及润眼功能的镀膜玻璃.研究了热处理温度和膜层厚度对近紫外和蓝光阻隔率的影响.结果表明:随着退火温度的升高,膜层更加致密,且退火温度越高,蓝光的吸收率也逐渐提高,吸收峰位红移.利用浮法玻璃本体的富锡表面还原AgNO3成Ag纳米粒子分散镶嵌在氧化硅薄膜的结构,能有效吸收380～450 nm的短波蓝光.实验样品呈现出美观的淡金黄色,且随着膜厚的增大,金黄色程度逐渐加深.以样品a为例,所制备的氧化锌膜层为稳定的纤锌矿结构,膜厚为438 nm,表面为球状颗粒,对380 nm以下的紫外光阻隔率为98.83;;所制备氧化硅薄膜厚为200 nm,表面致密,对380～450 nm的蓝光阻隔率为90.73;,样品整体450～780 nm可见光透过率为77.8;.     

ZnO/SnO2复合透明导电膜性能的研究

采用直流磁控溅射工艺在SnO:透明导电玻璃上沉积一层ZnO膜,制备出ZnO/SnO2复合透明导电膜,作为硅薄膜太阳电池前电极.比较了具有不同ZnO厚度的复合膜氢轰击前后的光电性能,发现适当控制ZnO膜的厚度至关重要.研究了快速热退火(RTA)对薄膜的结构及光电性能的影响,发现400℃退火能够改善薄膜的光学性能.     

不同基底对电沉积制备ZnO纳米棒薄膜 光电转换性能的影响

选取不同的导电支撑物(FTO、ITO、不锈钢网、Ni网)作为基底,在其表面采用相同的电沉积参数制备得到ZnO纳米棒薄膜,详细探讨了不同基底物理化学性质对ZnO基光阳极形貌及光电性能的影响.研究表明:以ZnCl2与O2为前驱体,分别在未做预处理的空白FTO、ITO、Ni网、不锈钢网上施加-1.0 V的沉积电位,反应3600 s后均可得到棒状结构的ZnO纳米薄膜,但纳米棒的直径、密度以及结晶性相差较大.经紫外漫反射测试发现,虽然各基底上ZnO纳米薄膜对太阳光的响应范围相一致,但玻璃基底相较于柔性金属网基底具有较小的禁带宽度,电子跃迁所需能量较小.此外,I-V测试结果表明基于玻璃基底的ZnO基DSSC相较于柔性金属丝网基光阳极具有较大的光电转化效率,最高可达0.38;.     

阴极缓冲层PVP的插入对聚合物太阳能电池性能的影响

研究了聚乙烯吡络烷酮(PVP)作为阴极缓冲层对P3HT/PCBM基聚合物太阳能电池光电性能的影响.PVP分别溶于二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙二醇乙醚、丙酮等不同溶剂中,研究了其旋涂过程及其对活性层薄膜的影响.结果表明:PVP作为P3HT∶ PCBM的阴极缓冲层,由于其产生的自集聚效应使活性层与阴极之间形成良好的欧姆接触,有利于电子的传输.当在活性层上面旋涂溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)的聚乙烯吡络烷酮(PVP)的溶液时,聚合物太阳能电池的开路电压Voc为0.57 V,短路电流为Jsc为10.9 mA/cm2,填充因子FF为62;,能量转换效率PCE为3.95;.与未加阴极缓冲层PVP的标准电池器件效率(2.62;)相比,效率提高了50;.