免掺杂、非对称异质接触晶体硅太阳电池的研究进展

免掺杂、非对称异质接触的新型太阳电池由于近几年的飞速发展,理论转化效率已达到28%,具有较大的发展空间,引起了人们的重视.由于传统晶硅太阳电池产业存在生产设备成本高、原材料易燃易爆等诸多限制,市场对太阳电池产业低成本、绿色无污染的期待越来越高,极大地增加了免掺杂、非对称异质接触的新型太阳电池研究和开发的必要性.为了进一步加快免掺杂、非对称异质接触晶体硅太阳电池的研究进度,本文对其发展现状进行了综述,着重讨论了过渡金属氧化物(TMO)载流子选择性运输的基本原理、制备技术以及空穴传输层、电子传输层和钝化层对基于TMO构建的免掺杂、非对称异质接触(DASH)太阳电池性能的影响,以期对电池的工作机理、材料选择有更深刻的认识,为新型高效的DASH太阳电池制备提供指导.     

淀粉酶产色链霉菌TUST2中ε-聚赖氨酸降解酶的纯化和性质

分离得到产抗菌聚氨基酸--ε-聚赖氨酸菌株淀粉酶产色链霉菌TUST2,从中纯化了ε-聚赖氨酸降解酶,并对其性质进行了研究.结果表明,该酶为膜结合蛋白.为提取该降解酶,先收集菌体细胞并用超声波破碎,细胞膜部分用1.0 moL/L NaSCN溶液溶解.将粗酶液进行Sephadex G100凝胶柱层析分离.用100mmol/L磷酸缓冲液洗脱,收集活性部分.纯化后的样品用SDS-PAGE检测,酶亚基分子量约为54700.酶活力在pH=6.0～9.0间稳定,最适宜pH=7.0.酶的最适温度为30℃,在10～50℃水浴30 min酶活力未见明显下降.研究了不同金属离子对酶活力的影响,结果表明,Zn~(2+),Cu~(2+)和Fe_(3+)可分别提高酶活力29.72%,15.85%和15.08%;但Ag~(+),Hg~(2+),Co~(2+)和Mn~(2+)对酶活力有强烈的抑制作用.Ca2~(2+),K~+和Ba~(2+)对酶活力没有影响.添加4%Tween-80能提高酶活力10%,但EDTA能强烈抑制酶活力.研究结果表明,此降解酶的性质与白色链霉菌产生的ε-聚赖氨酸降解酶的性质相似.     

磁控溅射技术室温生长氢化ZnO∶Ga薄膜及其特性研究

采用直流脉冲磁控溅射方法,在室温下生长氢化Ga掺杂ZnO薄膜(GZO/H),并通过湿法后腐蚀技术获得绒面结构.研究了室温下H2流量对薄膜结构、光电性能及表面形貌的影响.实验表明,氢化GZO(GZO/H)薄膜具有良好的(002)晶面择优取向生长,引入适当流量的H2可以有效提高薄膜的电学特性,GZO/H薄膜具有更低的电阻率以及较高的迁移率和载流子浓度.当通入H2流量为6 sccm时,薄膜电阻率为6.8 ×10-4 Ω·cm,Hall迁移率达34.2 cm2/Ⅴ·s,制备的GZO/H薄膜可见光区域平均透过率优于85;.此外,研究了H2流量对湿法腐蚀后绒面GZO/H薄膜表面形貌的影响,提出了一种薄膜绒面结构形成过程模型.     

硫酸钾铵混晶组成及特性研究

采用恒速冷却的方法首次制备出不同组分的[(NH4)1-xKx]2SO4(0＜x＜1)单晶,并分别对固溶体晶体进行了XRD、XRSD、FTIR、SEM和TG-DTA表征,获得了晶胞参数、晶相组成及热物性规律.结果表明,制备得到硫酸钾铵和硫酸铵钾两类固溶体,其中硫酸钾铵单晶为四棱柱外形,硫酸铵钾单晶为六棱球外形;同时得到,同类固溶体晶体结构相似,但都属于正交晶系;随着NH4+浓度降低,热重损失减少,热稳定性增强.     

碳点-荧光素荧光共振能量转移体系在阿司匹林测定中的研究与应用

研究了经L-y半胱氨酸修饰后的碳点(CDs)-荧光素(FAM)荧光共振能量转移体系,并利用该体系建立了测定阿司匹林(ASP)的新方法。结果表明:在λex=330 nm下,于p H 7.0的Tris-HCl缓冲液中,CDs与FAM反应5 min后能发生有效的荧光共振能量转移,能量供体CDs将能量转移到受体FAM,使FAM的荧光显著增强,而ASP的加入可有效猝灭FAM的荧光,且ASP浓度在1.0~150.0μg/m L范围内与体系的荧光猝灭值ΔIF呈良好的线性关系(r=0.999 6),基于此建立了测定ASP的新方法。在最佳实验条件下,方法的检出限达0.33μg/m L(3δ/k,n=11),回收率为97.1%~105.3%,相对标准偏差(RSD)不大于4.6%(n=6)。常见的无机离子以及与ASP同类型的药物对测定影响较小,方法的选择性较好。     

Improving light trapping and conversion efficiency of amorphous silicon solar cell by modified and randomly distributed ZnO nanorods

Three-dimensional （3D） nanostructures in thin film solar cells have attracted significant attention due to their appli- cations in enhancing light trapping. Enhanced light trapping can result in more effective absorption in solar cells, thus leading to higher short-circuit current density and conversion efficiency. We develop randomly distributed and modified ZnO nanorods, which are designed and fabricated by the following processes： the deposition of a ZnO seed layer on sub- strate with sputtering, the wet chemical etching of the seed layer to form isolated islands for nanorod growth, the chemical bath deposition of the ZnO nanorods, and the sputtering deposition of a thin Al-doped ZnO （ZnO：Al） layer to improve the ZnO/Si interface. Solar cells employing the modified ZnO nanorod substrate show a considerable increase in solar energy conversion efficiency.     

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.     

硅基薄膜太阳电池一维光子晶体背反射器的模拟设计与制备

从模拟和实验两个方面研究了一种适用于硅基薄膜太阳电池的一维光子晶体新型背反射器.首先采用时域有限差分方法,模拟研究了组成一维光子晶体的两种介质的折射率比、厚度比以及周期厚度对光子禁带的影响.基于模拟结果,制备出一种由低折射率SiOx层与高折射率非晶硅a-Si层周期性交叠构成的禁带可调式一维光子晶体背反射器.通过改变a-Si层的厚度,使得禁带范围由500—750 nm波长范围红移至650—1100 nm,反射率分别达到96.4%和99%.将上述结构的一维光子晶体作为背反射器分别应用于非晶硅单结太阳电池和非晶硅/微晶硅双结叠层太阳电池,与没有背反射结构电池相比,短路电流密度分别提升了18.3%和15.2%.同时模拟研究了在不同入射角度下自然光、TE波和TM波对光子晶体反射特性的影响.研究结果表明,在太阳电池中,光线倾斜入射对一维光子晶体反射率的影响有限.     

均匀水流冲击下扭王字块断裂失稳过程的数值模拟研究

扭王字块是一种重要的港口防波堤护面块体,其断裂失稳过程与所受水流冲击力密切相关。文章以基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)为基础,通过引入FVM算法及半弹簧-半棱联合接触模型,分别实现了大位移下单元变形的准确计算及单元接触的快速更新。基于改进后的CDEM方法,通过在扭王字块表面施加按流速方向逐渐增加的动态面力,对均匀水流冲击下单扭王字块的断裂过程及扭王字块群的失稳滑移过程进行了数值分析。通过分析,不同方向水流冲击下单扭王字块的主要断裂模式为沿着根部的折断,其断裂流速约为21~25m/s;不同吨位下扭王字块群的失稳模式为扭王字块单体从群体中跳出,其失稳流速约为4~11m/s。     

降低表面等离子激元寄生吸收损失的途径研究

从纳米Ag颗粒表面等离子激元光学及表面高能电场特性两方面入手,较为系统地研究了周围介质的导电特性对表面等离子激元的影响.通过对复合薄膜紫外-可见-近红外光谱及表面增强拉曼散射光谱的分析,指出绝缘性的Al₂O₃介质薄膜能够起到良好的表面电场定域效果,且不会引入附加的光吸收损失;而导电性的ITO薄膜则会引入表面价电子的溢出损失,加速了表面电场的衰逝,同时引起长波方向上显著的光吸收损失.研究还表明致密的Al₂O₃介质薄膜能够起到良好的屏蔽作用,且纳米Ag颗粒表面等离子激元特性仅受最近邻材料特性的影响.研究结果为在硅基薄膜太阳电池中实现对纳米Ag颗粒的阻挡、寄生光吸收损失的降低以及表面高能电场的利用,提供了一条有效的解决途径.