绒面ZnO/Si异质结太阳能电池的初步研究

以p型单晶硅<100>作为衬底材料,通过化学腐蚀法得到硅绒面表面结构,采用喷雾热解法沉积掺Al的ZnO薄膜于绒面硅上,结合微电子光刻、磁控溅射和真空蒸镀等工艺制作上、下表面电极,于400 ℃氮气氛围下快速退火合金,得到Ag/Ti/n-ZnO/p-Si/Al异质结太阳能电池.对电池样品进行了原子力显微镜、霍尔效应测试、X射线衍射谱、电流电压特性等分析.得到电池最佳性能为:开路电压V_(oc)=355 mV,短路电流I_(sc)=36 mA,填充因子FF=0.41,电池效率达到5.2;.绒面异质结构有效降低了电池表面的光反射,相对增加了p-n结的有效面积,电池效率得到一定程度的提高.ZnO与Si界面之间SiO_2层的存在是目前影响电池效率的主要因素.     

HIT太阳电池衬底形貌修饰及其应用研究

在HIT太阳电池非晶硅沉积过程中,单晶硅衬底的绒面金字塔沟壑处易发生外延生长,影响电池输出性能.采用碱性体系(NaClO溶液)对硅片进行绒面形貌修饰,在NaOH的各向异性刻蚀和NaClO的氧化作用下,金字塔结构由尖锐的四面体向较圆滑的“锥形”转变,尤其金字塔底部变得平滑.随着形貌修饰时间的增加,样品表面平均反射率呈线性增大,从未修饰样品的12.48;升高至13.79;,钝化后硅片少子寿命显著提升,绒面形貌修饰有效改善了界面钝化质量,中长波外量子效率提升,从而实现电池电性能的提升.样品绒面形貌修饰45 min后,开路电压从656.3 mV升高至699.8 mV,转换效率提高1.8;.此外,研究了反应温度对表面形貌修饰及HIT太阳电池性能的影响,基于70℃、10; NaClO溶液、45 min的绒面修饰条件下制备的HIT太阳电池转换效率达到最高,为12.02;.     

P型非晶硅薄膜制备及其在HIT太阳电池中应用

采用RF-PECVD沉积技术制备P型非晶硅薄膜材料,研究硼烷浓度和加热温度对薄膜性能的影响.通过对两者优化,制备出了宽光学带隙、高电导率和致密性较好的P型非晶硅材料.作为窗口层应用到HIT太阳电池中,对其厚度进行优化,在N型单晶硅衬底上制备出了效率为14.28;的HIT太阳电池.     

硅异质结电池界面处理关键工艺的研究

薄膜硅/晶体硅异质结(HIT)太阳电池是界面器件,其界面性质直接决定器件的性能.本文采用简化的RCA清洗并结合氧化膜保护工艺对硅片进行前期处理;采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)制备薄膜硅/晶体硅异质结;通过光发射谱(OES)研究了PECVD在不同的匹配速度下起辉基元浓度随时间的变化,证实了基元浓度的不稳定对电池界面性质有一定的影响;分析了退火工艺对异质结的界面特性的影响,在10-4 Pa量级的背景真空和200℃下进行退火,可显著提高电池开路电压Voc和填充因子FF.本文结果表明:硅片前期处理的氧化膜保护工艺及后退火处理,皆可明显地改善HIT电池的界面性质、提高电池的转换效率.     

GZO/Al复合背电极对非晶硅太阳能电池的影响

随着能源紧缺与环境污染问题的日益严重,太阳能的开发利用越来越受到重视,其中非晶硅薄膜太阳能电池由于其制备工艺简单、价格低廉等优点被广泛地研究.为了使非晶硅薄膜太阳能电池得到更好地利用,提高其转换效率和稳定性显得尤为重要.引入复合背电极是提高非晶硅太阳能电池性能的有效手段,其中对GZO/Al复合背电极的研究还未见报道.在该工作中,利用磁控溅射法在非晶硅电池上制备了GZO/Al复合背电极,研究了复合背电极的制备条件及其对非晶硅太阳能电池性能的影响.结果显示,当GZO层的溅射功率为90 W、Al层的溅射功率为90 W时,具有复合背电极的太阳能电池表现出较好的光电转换性能,其短路电流(ISC)、开路电压(VOC)、填充因子(FF)和电池的光电转换效率(η)分别为8.92 mA、1.55 V、54.48;和7.53;.相较于单层Al背电极的太阳能电池,其光电转换效率大幅提高了47.6;(相对效率).     

不同热处理氛围改善CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜形貌和结晶

有机-无机金属卤素钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术已经吸引到众多关注.近期研究表明,不管是在介空结构还是平面异质结结构的钙钛矿电池中,每次钙钛矿效率的重大突破都归因于钙钛矿薄膜质量的提高.钙钛矿太阳能电池与其他多晶薄膜太阳能电池相似,增加晶粒尺寸和减少晶界可以极大的增加器件效率.在本文中,钙钛矿薄膜形貌和结晶度在最优化的热处理过程可以得到极大的改善和提高.我们制备的高性能平面异质结钙结构钙钛矿太阳能电池,获得了17.81;的最高效率和17.44; ±0.5;的平均效率.     

以B-γ-CsSnI3为光吸收层的平面异质结钙钛矿太阳能电池的模拟优化

采用AFORS-HET软件对以B-γ-CsSnI3作为光吸收层的平面异质结钙钛矿太阳能电池结构进行了模拟优化,其中TiO2作为电子传输层,Spiro-OMeTAD作为空穴传输层,讨论了钙钛矿太阳能电池光吸收层以及空穴传输层的各种参数对太阳能电池性能的影响.模拟优化得到B-γ-CsSnI3的PSCs最佳性能参数为:Voc=1.18 V,Jsc=24.48 mA/cm2,FF=80.04;,PCE=23.15;,效率虽略低于以CH3NH3PbI3作为光吸收层的钙钛矿太阳能电池,但考虑铅的毒性和钙钛矿电池的稳定性,以B-γ-CsSnI3作为光吸收层的PSCs将具有更好的应用前景.     

ZnO/PbS量子点异质结太阳能电池结构调控研究

利用氧化锌溶胶-凝胶(Sol-Gel)、锌盐乙醇溶液(ES)和氧化锌纳米粒子溶液(NP)三种不同的籽晶层前驱液,在ITO衬底上通过化学浴沉积方法(CBD)制备出了一维氧化锌纳米棒阵列薄膜,并在所制备的氧化锌纳米棒阵列薄膜上构筑了具有“三维”异质结结构的PbS量子点太阳能电池.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射光谱分析等研究了籽晶层对氧化锌纳米棒阵列薄膜形貌、结构和光学性质的影响;结合电池性能测试结果,比较分析了“三维”异质结结构和“平面”异质结结构对电池性能的影响.结果表明:在ES籽晶层上生长的氧化锌纳米棒阵列薄膜的取向性最好,Sol-Gel次之,NP最差;在ES和Sol-Gel籽晶层上生长2h的样品透射率在80;左右;与“平面”异质结结构PbS量子点电池相比,基于氧化锌纳米棒阵列薄膜制备的“三维”异质结结构电池的短路电流可提高40;,表明“三维”异质结结构有利于载流子的分离和输运.     

模拟分析发射层带隙及缺陷态对HIT太阳电池性能的影响

运用美国滨州大学研发的AMPS-1D程序,模拟计算了发射层对n型衬底上有背场的非晶硅/单晶硅异质结太阳电池光伏性能的影响.结果表明当发射层隙间缺陷态密度大于发射层掺杂浓度并达到一定值时,太阳电池的开路电压和填充因子将大幅度降低,从而导致电池的转换效率迅速衰减.发射层的带隙越大,电池的短路电流越大,而带尾宽度越宽,电池的开路电压越低,二者应达到最佳的匹配值才能使太阳电池达到更高的转换效率.     

非晶硅锗薄膜与太阳能电池研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在1.1 m×1.3m的大面积玻璃衬底上制备非晶硅锗(a-SiGe)薄膜和太阳能电池.系统研究了锗烷流量比(RGe)、氢气流量比(RH)、沉积功率和压强对a-SiGe薄膜光学带隙以及沉积速率的影响;分析了具有不同RGe的本征层对a-SiGe单结电池的影响;通过调节沉积参数制备出具有合适本征层带隙的高质量a-SiGe单结电池,实现在800 nm波长处的量子效率达到18.9;,同时填充因子(FF)也达到0.62.