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。     

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.     

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.     

Ga空位对GaN:Gd体系磁性影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理结合投影缀加平面波的方法,研究了GaN中Ga被稀土元素Gd替代以及与邻近N或Ga空位组成的缺陷复合体的晶格常数、磁矩、形成能以及电子结构等性质.结果发现,Gd掺杂GaN后禁带宽度变窄,由直接带隙半导体转为间接带隙半导体;单个Gd原子掺杂给体系引入大约7μB的磁矩;在Gd与Ga或N空位形成的缺陷复合体系中,N空位对引入磁矩贡献很小,大约0.1μB,Ga空位能引入约2μB的磁矩.随着Ga空位的增多,体系总磁矩增加,但增加量与Ga空位的位置分布密切相关.当Ga空位分布较为稀疏时,Gd单原子磁矩受影响较小,但当Ga空位距离较近且倾向于形成团簇时,Gd单原子磁矩明显增加,而且这种情况下空位形成能也最小.     

半导体硅熔体的有效(磁)黏度

用钕铁硼(NdFeB)永磁材料构建"魔环"结构的永磁体,向直拉硅生长的熔体所在空间引入磁场,采用回转振荡法测量不同磁场强度下硅熔体的有效黏度(磁黏度).在温度一定时,测得的磁黏度随着磁场强度的增加而增加,二者呈抛物线关系.熔硅温度升高,磁场影响加剧.1490—1610℃温度区间内,磁黏度有异常变化.当引入磁场强度为0068T时,熔硅有效黏度比原黏度增加2—3个数量级,证明引入磁场是硅单晶大直径生长时,抑制熔硅热对流的有效手段. 关键词： 硅熔体 有效(磁)黏度 魔环永磁体 回转振荡法     

半导体硅熔体电导率的间接测量

本文通过在磁场下测定硅熔体的粘度,根据ηeff=(μBb)2σ关系式,间接计算出硅熔体的电导率.其结果与用其他方法测试的数值吻合.用电子导电、离子导电的变化,解释了硅熔体在1420～1690℃范围电导率的变化,研究结果对指导大直径硅单晶生长具有实际意义.     

Room-Temperature Ferromagnetism in Zn1-xMnxO Thin Films Deposited by Pulsed Laser Deposition

Zn1-xMnxO （x = O.Olq3.1） thin films with a Curie temperature above 300K are deposited on Al2O3 （0001） substrates by pulsed laser deposition. X-ray diffraction （XRD）, ultraviolet （UV）-visible transmission and Raman spectroscopy are employed to characterize the microstructural properties of these films. Room temperature ferromagnetism is observed by superconducting quantum interference device （SQUID）. The results indicate that Mn doping introduces the incorporation of Mn^2＋ ions into the ZnO host matrix and the insertion of Mn^2＋ ions increases the lattice defects, which is correlated with the ferromagnetism of the obtained films. The doping concentration is also proven to be a crucial factor for obtaining highly ferromagnetic Zn1-xMnxO films.     

硼掺杂对用于SHJ太阳电池的nc-Si∶H薄膜微结构的影响

采用RF-PECVD法在低温低功率密度下制备了p型nc-Si∶H薄膜,并系统地研究了硼掺杂对薄膜微结构及光电性能的影响.结果表明:由于“硼掺杂效应”,随着掺硼比的增大,nc-Si∶H薄膜的晶化率逐渐降低,晶粒尺寸减小,薄膜的择优取向由[111]变为[220];光学带隙逐渐减小,电导率则先升后降;本实验中薄膜的最优掺杂比为0.3;.以优化后的p型nc-Si∶H薄膜做窗口层,SHJ太阳电池的性能得到明显改善,获得了效率为14.1;的电池.     

引晶直径对泡生法蓝宝石晶体位错及小角度晶界影响的研究

利用晶体生长模拟软件CGSim,模拟了引晶过程中晶体的直径对晶体生长初期晶体的热流密度和轴、径向温度梯度的影响.结果表明:随着引晶直径的减小,晶体肩部的热流密度减小,轴向及径向温度梯度减小,因而能有效的减小晶体内的热应力,减少晶体位错及小角度晶界缺陷,提高晶体质量,模拟结果得到了实验的验证.     

水平磁场下硅熔体的有效粘度

用钕铁硼(NdFeB)永磁材料构建"魔环"结构的永磁体,向直拉硅生长的熔体所在空间引入磁感应强度,采用回转振荡法测量不同磁场强度下硅熔体的磁粘度(有效粘度).在温度一定时,粘度随着磁场强度的增加而增加,二者呈抛物线关系.熔硅温度升高,磁场影响加剧,抛物线更加陡峭.1510～1590℃温度区间内,粘度有异常变化.