模拟分析少子复合速率及吸收层对HIT太阳电池性能的影响

采用AMPS-1D程序模拟分析了前后接触少子复合速率以及吸收层的厚度和少子迁移率对非晶硅/单晶硅异质结太阳电池光伏性能的影响.模拟发现,与太阳电池的前接触少子复合速率相比,背接触少子复合速率对太阳电池光伏性能的影响更为显著.吸收层单晶硅的厚度对太阳电池光伏性能的影响要受到单晶硅隙间缺陷态密度以及背接触少子复合速率的制约.当背接触复合占主要地位时,吸收层越厚电池的转换效率越高;当吸收层隙间缺陷复合占主要地位时,电池的转换效率在某一厚度处达到峰值.吸收层的少子迁移率对太阳电池性能的影响,也要受到背接触少子复合速率的制约.当背接触复合速率较低时,少子迁移率越大,电池的转换效率越高;当背接触复合速率较高时,少子迁移率越小,电池的转换效率越高.     

双面HIT太阳电池TCO与非晶硅界面势垒的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了TCO与非晶硅界面势垒对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i) /a-Si:H(n+)/TCO双面HIT异质结太阳电池光伏特性的影响.结果表明太阳电池的TCO/p+前接触界面势垒(对于电子)越高,越易形成欧姆接触,且电池的短波响应增强,使电池性能变好.模拟还发现,n+/TCO背接触界面势垒(对于电子)越低,电池性能越好.若背场重掺杂,在背接触势垒小于等于0.5 eV时,电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响;若背场低掺杂,在背接触势垒很小的情况下,也能达到与重掺杂相同的转换效率.     

双面HIT太阳电池TCO与非晶硅界面势垒的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了TCO与非晶硅界面势垒对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n) /a-Si:H(i) /a-Si:H(n+) /TCO双面HIT异质结太阳电池光伏特性的影响。结果表明太阳电池的TCO/p+前接触界面势垒（对于电子）越高,越易形成欧姆接触,且电池的短波响应增强,使电池性能变好。模拟还发现,n+ /TCO背接触界面势垒（对于电子）越低,电池性能越好。若背场重掺杂,在背接触势垒小于等于0.5ev时,电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响;若背场低掺杂,在背接触势垒很小的情况下,也能达到与重掺杂相同的转换效率。     

CdTe太阳电池的不同背电极和背接触层的特性研究

用Ni替代Au来作为CdTe太阳电池的背电极，比较了Ni,Ni/Au,Au/Ni及Au背电极对电池性能的影响.发现Ni作为背电极和ZnTe/ZnTe:Cu复合层接触，电池的开路电压V_oc略有降低，填充因子FF有增有减，变化幅度不大，但因短路电流I_sc有较大的提高，转换效率η平均增长4％.测试了不同背电极的CdTe太阳电池的暗I-V和C-V特性，对背电极剥离后的样品进行了XPS测试分析.结果表明，Ni扩散到ZnTe/ZnTe:Cu复合层的深度比Au多，且大多呈离子态，与ZnTe/ZnTe:Cu复合层中的富Te离子形成Ni_xTe，提高了掺杂浓度，使电池性能获得改善. 关键词： 金属背电极 复合背接触层 转换效率 CdTe太阳电池     

基于氧化镍背接触缓冲层碲化镉薄膜太阳电池的研究

采用电子束蒸发法制备了NiO薄膜,并对其作为碲化镉薄膜太阳电池背接触缓冲层材料进行了相关研究.NiO缓冲层的加入使得碲化镉太阳电池开路电压显著增大.通过X射线光电子能谱测试得到的NiO/CdTe界面能带图表明NiO和CdTe的能带匹配度很好.NiO是宽禁带P型半导体材料,在电池背接触处形成背场,减少了电子在背表面处的复合,从而提高电池开路电压.通过优化NiO薄膜厚度,制备得到转换效率为12.2%、开路电压为789 mV的碲化镉太阳电池.研究证实NiO是用来制备高转换效率、高稳定性碲化镉薄膜太阳电池的一种极有前景的缓冲层材料.     

基于杂质光伏效应的镍掺杂对砷化镓太阳电池性能的影响

利用杂质光伏效应能够使太阳电池充分利用那些能量小于禁带宽度的太阳光子,从而提高电池的转换效率.为了更好地利用杂质光伏效应提高砷化镓太阳电池的转换效率,本文利用数值方法研究在砷化镓太阳电池中掺入镍杂质以形成杂质光伏太阳电池,分析掺镍对电池的短路电流密度、开路电压以及转换效率的影响;同时,探讨电池的陷光结构对杂质光伏太阳电池器件性能的影响.结果表明:利用杂质光伏效应掺入镍杂质能够增加子带光子的吸收,使得电池转换效率提高3.32%;转换效率的提高在于杂质光伏效应使电池的红外光谱响应得到扩展;另外,拥有良好的陷光结构是取得好的杂质光伏效应的关键.由此得出:在砷化镓太阳电池中掺镍形成杂质光伏太阳电池是一种能够提高砷化镓太阳电池转换效率的新方法.     

p-InGaN层厚度对p-i-n结构InGaN太阳电池性能的影响及机理

研究了p-lnGaN层厚度对p-i-n结构InGaN太阳电池性能的影响.模拟计算发现,随着p-InGaN层厚度的增加,InGaN太阳电池效率降低.较差的p-InGaN欧姆接触特性会破坏InGaN太阳电池性能.计算结果还表明,无论欧姆接触特性好坏,随着p-InGaN层厚度的增加,短路电流下降是导致InGaN电池效率降低的主要原因.选择较薄的p-InGaN层有利于提高p-i-n结构InGaN太阳电池的效率.     

氧化镁层对石墨烯/硅太阳能电池的界面优化

为了探究石墨烯/硅太阳能电池的铝/硅背接触特性,采用连续蒸镀的方法在铝/硅背接触间插入一层氧化镁介质层,对比测试具有不同厚度氧化镁层的电池的电流-电压特性、外量子效应、电池的串联电阻以及背接触电阻。研究表明:随着氧化镁厚度的增加,电池的光电转换效率、串联电阻以及背接触电阻存在先增大后降低的趋势,当氧化镁的厚度为1nm时的光电转化效率最优,达到5.53%,厚度为0nm时,光电转换效率为2.90%;当氧化镁的厚度为0nm和1nm时,相应的串联电阻(背接触电阻)分别为4.1Ω(9.6Ω)和1.8Ω(3.2Ω).     

吸收层特性和异质结界面电荷对12.5 μm长波HgCdTe光伏探测器响应率的影响研究

研究了12.5 μm长波HgCdTe探测器的吸收层厚度和异质结界面电荷对器件光响应率的影响.分析了吸收层厚度与吸收长度、扩散长度之间的联系,获得了设计最佳吸收层厚度的经验公式.研究结果显示入射光波长超过截止波长时,响应率随吸收层厚度增加单调增加,并逐渐饱和.响应率峰值对应的波长随吸收层厚度增加,有向长波偏移的趋势.最佳吸收层厚度值随少子寿命或入射光波长的增大而增大.同时,研究了衬底、钝化层与HgCdTe材料之间异质界面电荷对光响应率的影响,发现正的界面电荷在衬底异质结界面处形成诱导pn结,对响应率影响显著 关键词： 长波HgCdTe器件 光伏型红外探测器 光响应率 少子寿命     

弱光下锑基太阳电池的光谱响应与性能优化

锑基薄膜太阳电池因其制备方法简单,原材料丰富,光电性能稳定等优点而得到了快速发展。其中锑基吸光层材料(硫化锑、硫硒化锑、硒化锑)具有高吸收系数特点,因而在室内或者水下等弱光条件下具有相当大的应用潜力。通过构造两种衰减光谱以研究新型锑基薄膜太阳电池在弱光下的光电响应。首先通过厚度调节硒化锑太阳电池的吸光能力,发现当吸光层厚度较薄时,电池的光电转换效率存在较大差值;而当吸光层厚度过厚时,电池性能又因载流子复合的增大而降低。在吸光层厚度处于合适的0.4～1.2μm之间时,硒化锑太阳电池在长波衰减光谱和短波衰减光谱下都能获得高于16%的转换效率。然后通过硒含量调节锑基太阳电池的光谱吸收范围,发现长波衰减光谱下,锑基太阳电池的器件性能显著高于标准光谱,并且在20%～40%硒含量下能够获得最佳的转换效率。而在短波衰减光谱下,锑基太阳电池的最佳性能出现在硒含量为60%的情况下。因而在弱光条件下,锑基太阳电池的最佳硒含量需要通过具体的光谱特性确定。最后研究了两种衰减光谱下,硫化锑/硒化锑双结叠层太阳电池的光谱响应特性。发现在短波衰减光谱下,叠层太阳电池效率会随着总厚度的增加而增加。而在长波衰减光谱下,...     

硅片及其太阳电池的光衰规律研究

采用氙灯模拟太阳光源,将光强调至1000 W/m2,研究常规太阳能级单晶硅片、多晶硅片和物理提纯硅片的原片、去损减薄片、热氧化钝化片、双面镀氮化硅(SiN x:H)膜钝化片、碘酒钝化片以及太阳电池的光衰规律.利用WT-2000少子寿命测试仪以及太阳电池I-V特性测试仪分别对硅片的少子寿命和太阳电池的I-V特性参数随光照时间的变化进行了测试.结果表明:所有硅片以及太阳电池在光照的最初60 min内衰减很快随后衰减变慢,180 min之后光衰速率变得很小,几乎趋于零.     

单晶硅表面均匀小尺寸金字塔制备及其特性研究

表面织构是一种通过有效的光俘获增加短路电流从而提高太阳电池效率的主要途径之一.在加入间隙式超声和NaClO添加剂的碱性四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液中对单晶硅表面进行织构化处理,研究超声与NaClO在织构过程中对金字塔成核和生长的影响,以及金字塔大小对高温工艺之后的单晶硅少子寿命的影响.研究表明,通过在织构溶液中加入间隙式超声控制气泡停留在硅片表面的时间和脱离硅片表面速度,增强了小尺寸金字塔的均匀分布.织构之后硅片在AM1.5G光谱下的加权平均反射率能够达到12.4%,在高温扩散和氧化之后少子寿命的大小与金字塔大小之间存在近似于指数衰减函数的关系. 关键词： 表面织构化 反射率 少子寿命 单晶硅太阳电池     

后退火增强氢化非晶硅钝化效果的研究

在本征氢化非晶硅(a-Si:H(i))/晶体硅(c-Si)/a-Si:H(i)异质结构上溅射ITO时, 发现后退火可大幅增加ITO/a-Si:H(i)/c-Si/a-Si:H(i)的少子寿命(从1.7 ms到4 ms). 这一增强效应可能的三个原因是: ITO/a-Si:H(i)界面场效应作用、退火形成的表面反应层影响以及退火对a-Si:H(i)材料本身的优化, 但本文研究结果表明少子寿命增强效应与ITO和表面反应层无关; 对不同沉积温度制备的a-Si:H(i)/c-Si/a-Si:H(i)异质结后退火的研究表明: 较低的沉积温度(<175 ℃)后退火增强效应显著, 而较高的沉积温度(>200 ℃)后退火增强效应不明显, 可以确定“低温长高温后退火”是获得高质量钝化效果的一种有效方式; 采用傅里叶红外吸收谱(FTIR)研究不同沉积温度退火前后a-Si:H(i)材料本身的化学键构造, 发现退火后异质结少子寿命大幅提升是由于a-Si:H(i)材料本身的结构优化造成的, 其深层次的本质是通过材料的生长温度和退火温度的优化匹配来控制包括H含量、H键合情况以及Si原子无序性程度等微观因素主导作用的一种竞争性平衡, 对这一平衡点的最佳控制是少子寿命大幅提升的本质原因.     

少子寿命和表面形貌与多孔硅发光性能的关系

研究了不同时间腐蚀的多孔硅的光致发光性能与多孔硅的表面形貌和少子寿命之间的关系。结果表明,多孔硅的发光来自与氧空位有关的缺陷,而多孔硅表面的氢原子能够钝化多孔硅表面的非辐射中心从而提高多孔硅的发光效率。多孔硅的空隙度随腐蚀时间的延长而增大,这也导致了多孔硅的少子寿命的降低,从而造成多孔硅的光致发光效率随多孔硅空隙度的增大以及少子寿命的降低而提高。另外,原子力显微照片表明长时间的腐蚀使多孔硅表面层被化学腐蚀,从而降低了多孔硅表面的粗糙度。     

Low‐Temperature Saw Damage Gettering to Improve Minority Carrier Lifetime in Multicrystalline Silicon

The minority carrier lifetime in multicrystalline silicon ? a material used in the majority of today's manufactured solar cells ? is limited by defects within the material, including metallic impurities which are relatively mobile at low temperatures (≤700 °C). Addition of an optimised thermal process which can facilitate impurity diffusion to the saw damage at the wafer surfaces can result in permanent removal of the impurities when the saw damage is etched away. We demonstrate that this saw damage gettering is effective at 500 to 700 °C and, when combined with subsequent low‐temperature processing, lifetimes are improved by a factor of more than four relative to the as‐grown state. The simple method has the potential to be a low thermal budget process for the improvement of low‐lifetime “red zone” wafers.

     

微波反射光电导衰减法测少子寿命演示实验

采用微波反射光电导衰减法设计了测试少子寿命的演示实验装置.实验装置主要由脉冲激光源、微波发射接收和数据采集处理系统等部分组成.该实验可以直观地演示非平衡载流子随时间的衰减过程,定量给出少子寿命、扩散系数和扩散长度.     

晶硅太阳电池中Fe-B对与少子寿命、陷阱浓度及内量子效率的相关性

以太阳电池级直拉单晶硅片为材料,利用瞬态微波反射光电导衰减仪研究了硅片分别经过单、双面扩散后Fe-B对与少子寿命τ、陷阱浓度及制备成电池的内量子效率（IQE）的相关性.对于单面扩散后的样品,Fe-B对浓度分布在较大程度上决定了少子寿命分布;对于双面扩散后的样品,Fe-B对浓度显著降低（在135×10¹¹ cm^-3左右）,已不及其他杂质和缺陷对少子寿命的影响.结合瞬态微波衰减信号和陷阱模型,对单、双面吸杂前后硅片的陷阱浓度进行数值计算,发现经过扩散 关键词： 少子寿命 陷阱浓度 内量子效率 Fe-B对     

A simple and accurate method for measuring program/erase speed in a memory capacitor structure

With the merits of a simple process and a short fabrication period, the capacitor structure provides a convenient way to evaluate memory characteristics of charge trap memory devices. However, the slow minority carrier generation in a capacitor often makes an underestimation of the program/erase speed. In this paper, illumination around a memory capacitor is proposed to enhance the generation of minority carriers so that an accurate measurement of the program/erase speed can be achieved. From the dependence of the inversion capacitance on frequency, a time constant is extracted to quantitatively characterize the formation of the inversion layer. Experimental results show that under a high enough illumination, this time constant is greatly reduced and the measured minority carrier-related program/erase speed is in agreement with the reported value in a transistor structure.     

A simple and accurate method to measure program/erase speed in a memory capacitor structure

With the merits of simple process and short fabrication period, the capacitor structure provides a convenient way to evaluate memory characteristics of charge trap memory devices. However, the slow minority carrier generation in a capacitor often makes an underestimation of the program/erase speed. In this paper, illumination around a memory capacitor is proposed to enhance the generation of minority carriers so that an accurate measurement of the program/erase speed can be achieved. From the dependence of the inversion capacitance on frequency, a time constant is extracted to quantitatively characterize the formation of the inversion layer. Experimental results show that under a high enough illumination, this time constant is greatly reduced and the measured minority carrier related program/erase speed is in agreement with the reported value in a transistor structure.