1.7 MeV电子辐照对CdTe太阳电池电流传输特性影响的图谱分析

研究了1.7 MeV的电子辐照对具有Anti-radiation glass/ITO/ZnO/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe∶Cu/Ni结构的碲化镉多晶薄膜太阳电池器件性能的影响。 抗辐照玻璃的使用, 有效防止了普通玻璃受辐照后性能变化对测试结果的影响。 利用光、 暗I-V, C-V, QE, AS等测试手段, 分析了包括开路电压、 短路电流、 转换效率在内的电池性能。 通过对比研究暗电流密度、 分析了辐照对电池电流传输特性的影响。 辐照后短路电流下降很大, 电池效率明显降低。 反向饱和电流密度有所增加, 表明太阳电池的pn结特性受到损伤, 而二极管理想因子几乎不变, 说明太阳电池电流的输运机制未发生了变化。 量子效率曲线证明是由于太阳电池结区损伤影响了光生载流子的收集。 辐照使载流子浓度下降为原来的40.6%。 导纳谱研究最终发生辐照会引入Cd2+缺陷能级, 其位置为Et-Ev=(0.58±0.02)eV, 俘获截面为1.78×10-16 cm2, 表明辐照会影响光生载流子的产生, 增加了载流子复合的概率, 使得反向暗电流增大, 最终导致电池的短路电流衰减。     

色散效应对聚光多结太阳电池性能的影响及优化

针对色散效应导致聚光多结太阳电池性能降低的问题,使用分布式三维等效电路模型计算高倍聚光下GaInP/GaInAs/Ge三结太阳电池的输出特性,通过分析电池各层的电压分布、暗电流分布以及横向电流分布,研究了不同电池尺寸下色散效应对电池性能影响的机理.结果表明:色散使多结太阳电池在局部区域的光生电流变得不匹配,随着电池尺寸的减小,局部区域之间失配的光生电流能够以横向电流的形式相互补偿,使电池整体的电流更加匹配,从而减小色散效应的影响.当电池芯片尺寸较大(20 mm×20 mm)时,色散主要降低电池的短路电流密度,色散光斑下电池的效率仅相当于无色散时的94%;当电池芯片尺寸减小到2 mm×2 mm时,短路电流密度与无色散时相等,但横向电阻降低了电池的填充因子.当电池芯片尺寸进一步减小到0.4 mm×0.4 mm时,色散与无色散光斑下电池的各项性能几乎没有差别,效率均约为34.5%,色散效应的影响可忽略不计.     

1.7MeV电子辐照对CdTe太阳电池电流传输特性影响的图谱分析（英文）

研究了1.7 MeV的电子辐照对具有Anti-radiation glass/ITO/ZnO/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe:Cu/Ni结构的碲化镉多晶薄膜太阳电池器件性能的影响。抗辐照玻璃的使用,有效防止了普通玻璃受辐照后性能变化对测试结果的影响。利用光、暗I-V,C-V,QE,AS等测试手段,分析了包括开路电压、短路电流、转换效率在内的电池性能。通过对比研究暗电流密度、分析了辐照对电池电流传输特性的影响。辐照后短路电流下降很大,电池效率明显降低。反向饱和电流密度有所增加,表明太阳电池的pn结特性受到损伤,而二极管理想因子几乎不变,说明太阳电池电流的输运机制未发生了变化。量子效率曲线证明是由于太阳电池结区损伤影响了光生载流子的收集。辐照使载流子浓度下降为原来的40.6%。导纳谱研究最终发生辐照会引入Cd~(2+)缺陷能级,其位置为E_1—E_v=(0.58±0.02)eV,俘获截面为1.78×10~(-16)cm~2,表明辐照会影响光生载流子的产生,增加了载流子复合的概率,使得反向暗电流增大,最终导致电池的短路电流衰减。     

高效钙钛矿-有机本体异质结杂化串联太阳能电池

制备了一种有机铅卤钙钛矿-有机本体异质结杂化串联太阳能电池。采用紫外可见吸收光谱、原子力显微镜对薄膜形貌进行了表征。结果表明:有机本体异质结层可以有效改善钙钛矿的表面形貌, 增强了可见光的吸收。优化后的串联结构电池的短路电流可达19.14mA/cm², 开路电压为0.76V, 光电转换效率达到了6.54%。钙钛矿电池和有机本体异质结电池串联结构可以同时提高短路电流及填充因子, 二者具有较好的相容性和协同作用。     

提高微晶硅薄膜太阳电池效率的研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅薄膜太阳电池，指出了气体总流量和背反射电极的类型对电池性能参数的影响.电池的I-V测试结果表明：随反应气体总流量的增加，对应电池的短路电流密度、开路电压和填充因子都有很大程度的提高，结果使得电池的光电转换效率得以提高.另外，ZnO/Ag/Al背反射电极能明显提高电池的短路电流密度，进而也提高了电池的光电转换效率.对气体总流量和背反射电极类型影响电池效率的原因进行了分析. 关键词： 微晶硅薄膜太阳电池 气体流量 ZnO/Ag/Al背反射电极     

三苯胺染料在钴电解质电池中的光伏性能

合成了4种己氧基取代的三苯胺类有机染料,制备了钴电解质的染料敏化太阳能电池,研究了染料的共轭桥结构对电池的光电压和光电流的影响．结果表明,以噻吩环为共轭桥的有机染料在钴电解质的染料敏化太阳能电池中表现良好的光伏性能,在100 mW/cm²太阳光照射下,获得6.1％的光电转换效率．同时研究了染料的构效关系．     

硅异质结电池衬底形貌的修饰及其在电池中的应用研究

对单晶硅衬底制绒可有效增强其陷光作用,提高硅异质结太阳电池的短路电流.但在沉积非晶硅的过程中,制绒衬底的金字塔沟壑处易出现两相式外延生长,降低电池输出特性参数.对此本文采用两种方法修饰制绒衬底的微观形貌,并将其分别应用到硅异质结太阳电池的制备当中.通过混酸溶液对碱制绒后的衬底进行平滑处理,使金字塔形貌更加平滑,电池开路电压由564.6 mV提高到609.4 mV.此外,采用四甲基氢氧化铵替代碱溶液,发现制绒后的衬底不仅具有良好的陷光效果,且其形貌更为平滑,使得电池的开路电压和转换效率均有明显提升.     

硅基异质结太阳电池新进展

非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(SHJ)是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,具有结构简单、工艺温度低、钝化效果好、开路电压高、温度特性好、双面发电等优点,是高转换效率硅基太阳电池的热点方向之一。本文首先综述了近几年SHJ电池制造工艺技术的进步,包括臭氧清洗硅片、热丝化学气相沉积技术沉积非晶硅薄膜、透明导电薄膜沉积方法和材料的改进,以及新型金属化电极技术在SHJ电池中的应用所取得的进展。然后介绍了结合背面结技术、载流子选择性钝化接触技术的硅异质结电池以及薄型硅异质结太阳电池最新研究情况。进一步分析了与叉指式背接触技术相结合的硅异质结电池、与钙钛矿太阳电池技术相结合的钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池的研究现状,指出硅基异质结太阳电池是迈向更高效率太阳电池的基石。     

异质结太阳电池硅衬底绒面陷光结构的优化

硅异质结(SHJ)太阳电池作为备受关注的新型高效太阳电池,是在单晶硅表面沉积非晶硅薄膜制备而成的。将绒面结构的单晶硅衬底应用于异质结太阳电池,可以减少光的反射,增强光吸收的效率,从而提高太阳电池短路电流密度。利用湿法化学腐蚀对单晶硅衬底表面进行制绒,通过优化影响绒面形貌的几个关键参数,包括异丙醇浓度、时间、衬底类型和硅酸钠的含量,最终通过在n型单晶硅衬底上制绒,使波长为1011 nm处最低反射率从制绒前的34.7%降低到了9.14%,将制绒衬底应用到异质结太阳电池上,短路电流由32.06 m A/cm-2提升到36.16 m A/cm-2,有效地改善了SHJ太阳电池的性能。     

基于柔性基底异质结有机薄膜的光伏器件

研究了基于柔性基板的有机薄膜太阳能电池,实验以聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐作为阳极修饰层,1,4-亚苯基亚乙烯基（MEH-PPV）材料作为给体层以及富勒烯（C60）材料作为受体层制备异质结柔性有机太阳能电池。实验结果表明:增加阳极修饰层,虽然会阻挡光的吸收,但是可以大幅度地提高短路电流、开路电压、填充因子和能量转换效率4个参数。并发现MEH-PPV受体层的厚度对有机太阳能电池的性能有较大影响,当受体层厚度为90 nm时能量转换效率达到最大,为1.29%。     

染料敏化纳米晶薄膜太阳电池

文章介绍了一种新型的太阳电池——染料敏化纳米晶薄膜太阳电池的基本工作原理、目前研究的重点和进展以及应用前景和存在的问题，文章指出，这种新型的太阳电池以其制作简单并且具有进一步提高效率和降低成本的潜在优势，可以成为非晶硅太阳电池的有力竞争者。     

ZnO∶(Al,Sm)阻挡层薄膜的制备及其光电性能

采用溶胶凝胶法制备ZnO∶Al,Sm阻挡层薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)、紫外可见光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)等对阻挡层薄膜进行了表征,探讨了Al、Sm掺杂量对阻挡层薄膜性能的影响。结果表明:当Al的掺杂摩尔分数为1%、Sm的掺杂摩尔分数为3%时,所制备的阻挡层荧光强度最高,可将部分紫外光下转换为588nm的可见光,拓宽了光谱响应范围;基于ZnO∶1%Al,3%Sm阻挡层的海胆棘壳色素敏化的纳米TiO_2太阳能电池的开路电压为0.73V,短路电流密度为0.68mA/cm~2,转换效率达0.33%,效率比基于ZnO阻挡层的电池提高了约136%。     

Hydrothermal synthesis of TiO2 nanocrystals in different basic pHs and their applications in dye sensitized solar cells

In this research TiO₂ nanocrystals with sizes about 11–70 nm were grown by hydrothermal method. The process was performed in basic autoclaving pH in the range of 8.0–12.0. The synthesized anatase phase TiO₂ nanocrystals were then applied in the phtoanode of the dye sensitized solar cells. It was shown that the final average size of the nanocrystals was larger when the growth was carried out in higher autoclaving pHs. The photoanodes made of TiO₂ nanocrystals prepared in the pHs of 8.0 and 9.0 represented low amounts of dye adsorption and light scattering. The performance of the corresponding dye sensitized solar cells was also not acceptable. Nevertheless, the energy conversion efficiency was better for the state of pH of 9.0. For the photoanodes made of TiO₂ nanocrystals prepared at autoclaving pH of 10.0, the dye adsorption and light scattering were quite higher. The photovoltaic characteristics of the best cell in this state were 15.25 mA/cm², 740 mV, 0.6 and 6.8% for the short-circuit current density, open-circuit voltage, fill factor and efficiency, respectively. The photoanodes composed of TiO₂ nanocrystals prepared in autoclaving pHs of 11.0 and 12.0 demonstrated lower amount of dye adsorption and higher light scattering. This was quite considerable for the state of pH of 12.0. The energy conversion efficiencies were consequently decreased compared to that of the pH of 10.0. The optimum situation was finally discussed based on the nanocrystals size and its influence on the sensitization and light harvesting efficiency.     

Electro-hydrodynamic fabrication of ZnO-based dye sensitized solar cells

The electro-hydrodynamic (EHD) technique has been successfully applied for manufacturing ZnO photoanode in dye sensitized solar cells (DSSCs). Porous structure of ZnO film after calcinations was beneficial to the absorption of dye and infiltration of electrolyte. By using ionic liquid as an electrolyte, a high short-circuit photocurrent density of 12.1 mA/cm² was attained and the overall photo-to-electric energy conversion efficiency (η) was 3.4% under an AM-1.5 illumination at 100 mW/cm². At the same time, the influence factors on the solar cell performance, such as the concentrations of polyvinyl alcohol (PVA) during EHD process and light intensity were discussed. PACS 81.07.Bc; 84.60.Jt; 81.15.Rs     

Current-Enhanced Quantum Well Solar Cells

We present the experimental results that demonstrate the enhancement of the short-circuit current of quantum well solar cells. The spectral response shows that the introduction of quantum wells extends the absorption spectrum of solar cells. The current densities under different truncated spectrums significantly increase, showing that quantum well solar cells are suitable to be the middle cells of GalnP/GaAs/Ge triple-junction solar cells to increase their overall conversion efficiency.     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C60异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39V分别提高到0.58V、0.55V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92mA/cm2分别降低到1.77mA/cm2、1.81mA/cm2,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10nm时,器件短路电流密度减少到0.35mA/cm2.开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1nm时的0.43V增加10nm时0.63V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.     

Short-circuit current improvement in CdTe solar cells by combining a ZnO buffer layer and a solution back contact

Conventional CdTe solar cells have a CdS window layer, in which an absorption loss of photons with more than 2.4 eV occurs through the CdS layer. A thinner CdS layer was applied to enhance light transmission and a ZnO buffer layer with a band gap of 3.3 eV was introduced to suppress shunting through the thinner CdS window layer. A 100-nm thick ZnO layer sputter-deposited at 300 °C had uniform coverage on a transparent conductive oxide (TCO) after a subsequent high-temperature process. The ZnO layer was effective in preventing shunting through the CdS window layer so that the open-circuit voltage and fill factor of the CdTe solar cells were recovered and the short-circuit current was enhanced over that of the conventional CdTe solar cell. In the ZnO/CdS/CdTe configuration, the short-circuit current was further improved throughout the visible wavelength region by replacing the Cu-metal contact with a Cu solution contact. As a result the short-circuit current from 21.7 to 26.1 mA/cm² and the conversion efficiency of the CdTe solar cell increased from 12 to 15% without antireflective coating. Our result indicates that the Cu solution back contact is a critical factor for achieving a higher cell efficiency in addition to ZnO buffer layer.     

结构参数对p-i-n结构InGaN太阳能电池性能的影响及机理

研究了器件结构参数对p-i-n结构InGaN单结太阳能电池性能的影响及物理机制. 模拟结果发现: 随着InGaN禁带宽度的增加, InGaN电池的短路电流减小, 但同时开路电压增加, 当InGaN层的禁带宽度为1.5 eV左右时, 同质p-i-n结InGaN电池的效率最高, 并计算了不同厚度的i层对InGaN电池效率的影响. 进一步的计算表明, 适当采用带宽更大的p-InGaN层形成异质p-i-n结InGaN电池可以获得更高效率, 但是p-InGaN层带宽过大也会导致电池的效率急剧下降. 研究还发现, 采用禁带宽度更大的n-InGaN层可以形成背电场, 从而增加p-i-n结InGaN太阳电池的效率. 研究结果表明, 适当选择p-InGaN和n-InGaN禁带宽度形成异质p-i-n结可以提高InGaN太阳能电池效率.     

Enhanced Efficiency of Polymer： Fullerene Bulk Heterojunction Solar Cells with the Insertion of Thin TiO2 Layer near the LiF/A1 Electrode

The insertion layer of TiO2 between polymer-fullerene blend and LiF/AI electrode is used to enhance the shortcircuit current Isc and fill factor （FF）. The solar cell based on the blend of poly[2-methoxy-5-（2＇-ethylhexyloxy）- 1,4-phenylenevinylene] （MEH-PPV） and C60 with the modifying layer of TiO2 （about 20nm） shows the open- circuit Voc of about 0.62 V, short circuit current Isc of about 2.35 mA/cm^2, filling factor FF of about 0.284, and the power conversion efficiency （PCE） of about 2.4% under monochromatic light （50Onto） photoexcitation of about 17mW/cm^2. Compared to ceils without the TiO2 layer, the power conversion efficiency increases by about 17.5%. Similar effect is also obtained in cells with the undoped MEH-PPV structure of ITO/PEDOT：PASS/MEH- PPV/（TiO2）LiF/AI. The improved solar cell performance can be attributed to enhanced carrier extraction efficiency at the active layer/electrode interfaces when TiO2 is inserted.     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C₆₀异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39 V分别提高到0.58 V、0.55 V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92 mA/cm²分别降低到1.77 mA/cm²、1.81 mA/cm²,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10 nm时,器件短路电流密度减少到0.35 mA/cm².开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1 nm时的0.43 V增加10 nm时0.63 V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.