非晶硅太阳能电池的应用

<正> 太阳能是最洁净的能源,它无任何污染和公害,并且取之不尽,用之不竭,有着十分广阔的应用领域。它的开发和应用为人们的生活带来了很大方便。 工作原理 非晶硅太阳能电池是一种新型的太阳能电池。它是可把光能直接转换成电能的半导体器件,具有以下特点:(1)     

非晶硅太阳能电池的光学分析

我们采用一种新方法——光学导纳分析,把非晶硅太阳能电池看作由吸收膜和透明膜组成的多层膜系,计算了该膜系的光学导纳,分析了电池的光学性质。 电池吸收谱中存在干涉峰。通过考察各层膜光学参数对光吸收的影响,发现(ⅰ)高反射背接触的电池结构可增加0.6—0.7μm的吸收,(ⅱ)非晶硅膜厚能改变干涉峰在光谱中的位置;(ⅲ)减反膜(AR)与短波区的反射率密切相关,选择最佳AR膜厚能够减少反射损失;并且AR最佳膜厚几乎与非晶硅膜厚无关。     

非晶硅太阳能电池的新进展

对非晶硅材料的物理性能及工艺优势进行了阐述，其中介绍了一种新型的刻划成图工艺，即等离子CVM，简单回顾了非晶硅太阳池的历史发展，分析了非晶硅太阳电池当前所存在的问题，提出了其发展的方向，其中，主要论述了叠层非晶硅太阳电池，并介绍了几种新型的非晶硅电池，最后，概括了非晶硅太阳电池的应用现状及前景。     

非晶硅太阳能电池的新进展

对非晶硅材料的物理性能及工艺优势进行了阐述,其中介绍了一种新型的刻划成图工艺,即等离子CVM,简单回顾了非晶硅太阳电池的历史发展,分析了非晶硅太阳电池当前所存在的问题,提出了其发展的方向,其中,主要论述了叠层非晶硅太阳电池,并介绍了几种新型的非晶硅电池.最后,概括了非晶硅太阳电池的应用现状及前景。     

能量转换效率达10.2%的非晶硅单结太阳能电池

本文报道我们在非晶硅单结太阳能电池方面的研究结果。电池采用的结构为Glass/SnO_2/Pin/Ag,其能量转换效率在1cm~2面积上达到10.2％(AM1.5,100mW/cm~2),在0.126cm~2面积上达到11.1％。     

氢化非晶硅中空穴与电子的俘获效应：PIN型非晶硅太阳能电池稳…

通过应用Ｓｃｈａｒｆｅｔｔｅｒ－Ｇｕｍｍｅｌ解法数值求解Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，对经高强度光辐照过的ＰＩＮ型非晶硅太阳能电池进行计算机数值模拟。结果表明，载流子俘获效应所造成的ａ－Ｓｉ：Ｈ中空间电荷净增加或减少都会使电池内部电场分布发生改变和准中性区的出现，使电池性能因光的长期辐照而衰退。本文还讨论了ａ－Ｓｉ：Ｈ中载流子俘获效应的研究在高稳定性ＰＩＮ型非晶硅太阳能电池研制中的重要性。     

a-Si/c-Si异质结结构太阳能电池设计分析

通过应用 Scharfetter- Gum mel解法数值求解 Poisson方程 ,对热平衡态 a- Si/ c- Si异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析 ,着重阐述在 a- Si/ c- Si异质结太阳能电池中嵌入 i( a- Si:H)缓冲薄层的作用 ,指出采用嵌入 i( a- Si:H )缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集 ,从而提高 a- Si/ c- Si异质结太阳能电池的性能 ,同时还讨论 p+ ( a- Si:H)薄膜厚度和 p型掺杂浓度对光生载流子传输与收集的影响 ,而高强度光照射下模拟计算表明 ,a- Si/ c- Si异质结结构太阳能电池具有较高光稳定性     

太阳能电池光载流子辐射复合的红外特性仿真与试验

激光诱发硅太阳能电池产生载流子,由于少数载流子的复合而发射红外辐射.基于一维载流子传输方程,建立了调制激光诱发PN结少数载流子密度模型,利用该模型仿真分析了载流子寿命、扩散率、表面复合率及光电压对辐射复合产生红外辐射信号的影响.利用InGaAs红外探测器(0.9~1.7μm)记录激光诱发载流子辐射复合的红外辐射信号,用数字锁相放大器提取了幅值与相位.通过频率扫描试验获得了多晶硅太阳能电池载流子传输参数.     

不同沟道长度MOSFET的热载流子效应

对同一工艺制作的几种不同沟道长度的 MOSFET进行了沟道热载流子注入实验。研究了短沟 MOS器件的热载流子效应与沟道长度之间的关系。实验结果表明 ,沟道热载流子注入使 MOSFET的器件特性发生退变 ,退变的程度与器件的沟道长度之间有非常密切的关系。沟道长度越短器件的热载流子效应越明显 ,沟道长度较长的器件的热载流子效应很小。利用热载流子效应产生的机理分析和解释了这一现象     

非晶硅少子扩散长度的测量

正 (一)引言 非晶硅少子扩散长度对非晶硅太阳电池的性能有重要影响,它是表征非晶硅材料质量的重要参数。最近Dresner和Moore分别用表面光电压法(SPV法)测量非晶硅少于扩散长度获得成功。但前者需要超高真空系统,样品表面要经过溅射和退火,后者使用非晶硅液体肖特基势垒,装置较烦。我们试用顶层淀积了金属镍的非晶硅薄膜作样品,利用镍和非晶硅膜构成的金属肖特基势垒进行表面光电压测量,获得成功。这样     

差分SPV法测量a-Si:H材料少子扩散长度的数学模型

用差分SPV法测量a-Si:H材料的少子扩散长度,可以消除被测样品背面结的影响.本文讨论了这种测量方法的数学模型,导出了测量公式,分析了影响测量结果的各种因素.     

多层a-Si∶H/a-SiNx∶H薄膜中氢含量的研究

将PECVD方法制备的多层a-Si∶H/a-SiN_x∶H膜在N_2气氛中进行不同温度的退火处理后,利用红外吸收谱、核反应方法,次级离子质谱(SIMS)和透射电镜(TEM)对膜中氢从表面渗出及其与温度的依赖关系进行了测试和分析。最后对氢的外扩散现象提出了几种可能的简单解释。     

高灵敏度非晶硅靶摄象管的研制

用大型低频辉光放电系统制造和研究了具有阻挡结构的非晶硅视象管靶,测量了靶面伏安特性和靶压对光谱响应的影响。制成了2/3英寸和1英寸两种实验样管,白光灵敏度高达2400A/lm。光谱灵敏度在整个可见光范围都较高,峰值光电导增益在0.58m附近接近0.8。信号电流随照度线性增加,值约为0.95。在工作电压下暗电流约为1-3nA。1英寸管的极限分辨率为800TVL,2/3英寸管的为700TVL。衰减惰性稍大,尚须改进。本文还讨论了此管的应用和某些尚待解决的问题。     

a-Si:C:H and a-Si:N:H Thin Films Obtained by PECVD for Applications in Silicon Solar Cells

Hydrogenated amorphous silicon-carbon (a-Si:C:H) and hydrogenated silicon-nitrogen (a-Si:N:H) antireflective films were deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) at 13.56 MHz in SiH₄ + CH₄ and SiH₄ + NH₃ gaseous mixtures of various compositions. The silicon and glass samples were investigated by optical spectroscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). A correlation between film properties and process parameters was found. The refractive index decreased and the energy gap increased with an increase of carbon and nitrogen in the films. For some process parameters, it was possible to obtain smooth, hydrogen rich, and homogeneous films of low reflectivity. The silicon solar cells with antireflective coatings revealed an increase in efficiency.     

Influence of absorber doping in a-SiC：H/a-Si：H/a-SiGe：H solar cells

This work deals with the design evaluation and influence of absorber doping for a-Si:H/a-SiC:H/a-SiGe:H based thin-film solar cells using a two-dimensional computer aided design (TCAD) tool. Various physical parameters of the layered structure, such as doping and thickness of the absorber layer, have been studied. For reliable device simulation with realistic predictability, the device performance is evaluated by implementing necessary models (e.g., surface recombinations, thermionic field emission tunneling model for carrier transport at the heterojunction, Schokley-Read Hall recombination model, Auger recombination model, bandgap narrowing effects, doping and temperature dependent mobility model and using Fermi-Dirac statistics). A single absorber with a graded design gives an efficiency of 10.1% for 800 nm thick multiband absorption. Similarly, a tandem design shows an efficiency of 10.4% with a total absorber of thickness of 800 nm at a bandgap of 1.75 eV and 1.0 eV for the top a-Si and bottom a-SiGe component cells. A moderate n-doping in the absorber helps to improve the efficiency while p doping in the absorber degrades efficiency due to a decrease in the V_OC (and fill factor) of the device.     

变磁场I-V法对碲镉汞光伏器件少子扩散特性的研究

零偏压电阻-面积乘积(R0A)和反向饱和电流密度J0是决定光电二极管性能的重要参数．提出了一种对碲镉汞(Hg1-xCdxTe)光伏器件的少子扩散特性进行研究的有效方法．利用变磁场下的电流-电压(I-V)测试,得到了组分x在0．5与0．6之间的器件R0A和J0随磁场强度B变化的函数关系．由实验结果估算得到了室温工作的短波红外(SWIR)碲镉汞光伏器件的少子扩散长度．其数值与用激光诱导电流(LBIC)方法得到的相一致．     

光电导归一化法测量-Si:H隙态密度

本文用光电导归一化法得出 -Si:H膜在低吸收区的光吸收系数谱;用电子从价带的指数尾态和导带边以下1.0 eV处,由悬挂键形成的局域态到导带扩展态的跃迁,解释了实验结果;并从而得出费米能级EF以下的隙态密度,通过对复合动力学的研究,还得到费米能级以上(EFn-EF)的局域态密度的平均值,从而得出费米能级以上部份的态密度。结果表明导带尾比价带尾窄。     

Modeling of current-voltage characteristics of thin film solar cells

An analytical model is developed to study the current-voltage characteristics of thin film solar cells by incorporating exponential photon absorption, carrier trapping and carrier drift in the absorber layer. An analytical expression for the external voltage dependent photocurrent is derived by solving the continuity equation for both electrons and holes assuming the electric field remains uniform in the absorber layer. The analytical results are verified with the numerical self-consistent solution of the steady-state continuity equations and the Poisson’s equation. The overall load current is calculated considering the actual solar spectrum. It is found that the solar cell efficiency critically depends on the transport properties of the carriers that drift towards the bottom contact. The recombination current dominates over the ideal diode current in CdTe based solar cells. The theoretical model is fitted with the published experimental data on various thin film solar cells and shows a very good agreement.     

低温高速率沉积非晶硅薄膜及太阳电池

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,保持沉积温度在125℃制备非晶硅薄膜材料及太阳电池。在85 Pa的低压下以及400～667 Pa的高压下,改变Si H4浓度和辉光功率等沉积参数,对本征a-Si材料的性能进行优化。结果表明,在高压下,合适的Si H4浓度和压力功率比可以使a-Si材料的光电特性得到优化,并且薄膜的沉积速率得到一定程度的提高。采用低压低速和高压高速的沉积条件,在125℃的低温条件下制备出效率为6.7%的单结a-Si电池,高压下本征层a-Si材料的沉积速率由0.06～0.08 nm/s提高到0.17～0.19 nm/s。