Si纳米线及其器件研究进展

Si纳米线是一种非常重要的一维半导体纳米材料,在纳米器件方面有很好的应用前景。综述了Si纳米线的一些重要制备方法:激光烧蚀法、模板法、化学气相生长法、热蒸发法,简要介绍了各种制备方法过程并分析各种方法制备纳米线的优缺点。还介绍了Si纳米线所制备纳米器件的电学、电子输运等特性,说明了掺硼、掺磷纳米线分别具有p型、n型半导体特征。最后介绍了Si纳米线在电子器件、纳米线电池、传感器方面的相关应用。     

纳米结构在太阳电池中的应用

太阳电池是新能源领域一个不可忽视的领域。随着纳米技术的不断发展,纳米技术和太阳电池有了越来越多的结合点。综述了纳米结构阵列在太阳电池中的应用,其中包括光子晶体、纳米棒阵列、纳米孔阵列、纳米光栅、屋顶状阵列等纳米结构在太阳电池的活性层、减反层以及电极层中的应用。通过提高光吸收、增大p-n结界面比例、提高载流子传输效率等机理提高太阳电池能量转换效率,揭示了纳米结构在降低太阳电池成本、提高太阳电池能量转换效率方面存在的巨大应用潜力。     

硅纳米线的电学特性

总结了硅纳米线在电学特性方面的研究进展,重点分析了本征及掺杂硅纳米线的载流子浓度与迁移率、场发射及电子输运特性。研究表明通过对硅纳米线进行掺杂可提高载流子浓度及迁移率、场发射和电子输运性能,随硅纳米线直径的减小其电学性能增强。因此,硅纳米线在场效应晶体管及存储元件等纳米器件方面具有极大的应用前景。     

晶体硅太阳电池表面钝化技术

介绍了晶体硅太阳电池表面钝化技术的发展历程,表面钝化膜在晶体硅太阳电池中所起的作用,以及晶体硅太阳电池中各种钝化膜和表面钝化技术。阐述了国内和国际对晶体硅太阳电池表面钝化技术的最新研究动态,重点论述了SiO2,SiNx,SiCx和Al2O3,以及这些钝化膜的叠层钝化技术的优缺点。在此基础上进一步指出SiO2/SiNx叠层钝化膜将成为今后工业化生产的研究重点,Al2O3及其叠层钝化膜将成为今后实验室的研究重点,由于表面钝化是提高晶体硅太阳电池转换效率最有效的手段之一,今后晶体硅太阳电池表面钝化技术仍将是国内和国际研究的热点问题之一。     

纳米技术在太阳电池中的应用进展

综述了纳米技术在太阳电池中的应用及研究进展,包括染料敏化太阳电池(DSSC)、硅纳米太阳电池以及近年来成为研究热点的碳纳米管太阳电池等。分别针对二维硅纳米薄膜和一维硅纳米线在太阳电池中的应用,以及碳纳米管用于无机太阳电池、有机太阳电池和染料敏化太阳电池的研究进展进行了系统的阐述。通过分析发现,纳米技术的引入为传统太阳电池高成本和低光电转换率的瓶颈问题提供了很好的解决途径,并进一步提出利用纳米技术实现高效太阳电池转化效率的新思路。     

纳米结构在新型太阳电池中的应用进展

介绍了应用低维纳米结构提高转换效率的新型太阳电池的研究现状,分别说明了基于量子点、量子线、量子阱结构新型太阳电池的工作原理、制备工艺、存在的问题及最新进展.同时,给出了这些太阳电池未来的发展方向,指出其在太阳电池领域中的重要地位.     

GaAs太阳电池的体电阻及旁路漏电对电池结特性的影响

复合电流是液相外延GaAs太阳电池暗电流的主要成分。扫描电镜观察表明,旁路电流主要来源于太阳电池结区的杂质。串联电阻主要来源于电池p型GaAs层的薄层电阻及正面电极的体电阻。串联电阻降低了电池的短路电流,旁路电阻降低了电池的开路电压。减小电池p-GaAs层的薄层电阻是提高电池效率的重要途径。     

晶体硅太阳电池减反射膜的研究

在太阳电池表面形成一层减反射薄膜是提高太阳电池的光电转换效率比较可行且降低成本的方法。应用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）系统,采用SiH4和NH3气源以制备氮化硅薄膜。研究探索了PECVD生长氮化硅薄膜的基本物化性质以及在沉积过程中反应压强、反应温度、硅烷氨气流量比和微波功率对薄膜性质的影响。通过大量实验,分析了氮化硅薄膜的相对最佳沉积参数,并得出制作减反射膜的优化工艺。     

硅微纳结构及其在新型太阳电池中的应用

综述了近年来各种硅微纳结构的特征和制备技术,介绍了其在新型太阳电池中的应用现状与前景.首先,阐述了硅微纳结构在传统p-n结、新型径向p-n结以及异质结太阳电池结构设计中的研究进展;其次,从光吸收增强、表面修饰及钝化的角度,分析了硅微纳结构太阳电池的增效措施;最后,提出了柔性硅微纳结构太阳电池开发的新思路.     

硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线及其若干半导体器件

综述了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线与异质结制备技术的研究进展.针对基于Ⅲ-Ⅴ族纳米线的半导体器件,重点介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线场效应晶体管的研究现状,详细介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线场效应晶体管和隧穿场效应晶体管的制备流程、工艺技术和器件的电学性能,并对影响器件电学性能的因素进行了分析.概括介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线激光器和硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线太阳电池的研究成果,基于硅衬底的Ⅲ-Ⅴ族纳米线太阳电池为低成本、高效能的太阳电池领域开辟了新途径.研究结果表明,采用硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线制备的场效应晶体管、激光器及太阳电池等半导体器件相对于Si,Ge等传统半导体材料制备的器件有着巨大的优势,在未来集成电路技术中具有越来越大的影响力.     

纳米薄膜太阳能电池

介绍了纳米薄膜太阳能电池的基本原理与分类,比较了纳米薄膜太阳能电池与传统固态结太阳能电池的优劣,得出了虽然目前纳米薄膜太阳能电池转换效率还无法与传统固态结太阳能电池相比,但由于其制造成本低廉、工艺简单、光子吸收效率高等潜在优势,极具应用前景的结论。     

纳米线阵列高效太阳能转换的原理和研究进展

首先从热力学角度讨论减少太阳能光伏结构效率损失,特别是光学熵损失的原理和途径,然后介绍半导体纳米线阵列在降低材料使用率的同时有效实现陷光和降低发射角的结构设计,其中由直径渐变纳米线形成的非周期阵列具有可见到近红外宽波段的导模共振陷光能力,同时极低的发射角大幅度地抑制了自发辐射引起的光子损失,成为有望突破Shockley-Queisser转换效率极限的光伏结构.     

Sn‐catalyzed silicon nanowire solar cells with 4.9% efficiency grown on glass

We present a single pump‐down process to texture hydrogenated amorphous silicon solar cells. Mats of p‐type crystalline silicon nanowires were grown to lengths of 1 µm on glass covered with flat ZnO using a plasma‐assisted Sn‐catalyzed vapor‐liquid‐solid process. The nanowires were covered with conformal layers of intrinsic and n‐type hydrogenated amorphous silicon and a sputtered layer of indium tin oxide. Each cell connects in excess of 10⁷ radial junctions over areas of 0.126 cm². Devices reach open‐circuit voltages of 0.8 V and short‐circuit current densities of 12.4 mA cm⁻², matching those of hydrogenated amorphous silicon cells deposited on textured substrates. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

硅基太阳电池的表面纳米织构及制备

综述了用于硅基太阳电池高效陷光的四种表面纳米织构,即金属纳米颗粒、纳米线、纳米锥和纳米孔。相对于其他三种表面纳米织构,纳米孔具有更好的结构特性和陷光能力。详细介绍了各种表面纳米织构的制备方法,如金属薄膜退火、金属诱导化学腐蚀、干法刻蚀、深紫外光刻和纳米球光刻等。通过表面纳米织构提高效率是太阳电池领域的重点研究内容。表面纳米织构以其优异的光电特性,将在未来高效光伏器件中得到重要应用。     

微光光照强度下太阳电池应用研究

在太阳电池标准测试条件之外,定义了太阳电池室内测试条件,研究了该条件下的微光光照强度对几种常见太阳电池效率的影响和它们的光谱响应。结合各种太阳电池自身的价格因素和器件性质,得出了一些可供室内光伏产品设计人员参考的结论。     

GaAs基GaInNAs太阳电池研究进展

在研究新型高效GaAs基三结和四结太阳电池过程中,研究者努力寻找一种既满足能隙约为1eV,同时又与GaAs衬底晶格匹配的半导体材料。通过调节组分,GaInNAs可同时满足上述两个特性,因此GaInNAs被认为是制备新型高效多结GaAs基太阳电池的理想材料。但实际上,制备高晶体质量GaInNAs材料十分困难,造成所制备的器件性能低下,未能达到实际要求。探讨了导致GaInNAs材料生长困难的机理,并对当前GaAs基GaInNAs太阳电池材料的研究历程和技术现状进行了概述。在此基础上,展望了GaInNAs技术的未来走向。     

基于丝网印刷的N型硅基太阳能电池的研制

传统制备P型硅基太阳能电池的方法被应用到N型硅片上,成功制备出n+np+结构的N型硅基太阳能电池。在制备过程中利用补偿法形成np+背结,无需保护背面。最高效率为13.1%(Voc=0.58V,Jsc=31.2mA/cm2,FF=72.4%)。     

GaAs基高效多结太阳电池研究进展

随着半导体太阳电池制备工艺的发展,基于GaAs的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体电池光电转换效率不断提高,是目前世界上最具竞争力的新一代太阳电池,成为空间太阳电池领域的研究热点。文章详细评述了GaAs基系双结、三结及三结以上太阳电池的研究历程与最新技术发展现状,并对它的发展前景进行了展望。     

杂质带太阳能电池研究

能源危机和环保的要求使得高效太阳能电池的研究成为各国科技工作者关注的焦点。杂质带太阳能电池由于具有简单的结构和理论上的高转换效率,也日益成为研究人员关注的重点。杂质带太阳能电池的成本优势使其具有广阔的发展前景。本文介绍了杂质掺杂太阳能电池的基本原理、发展历程以及应用前景。