模拟分析少子复合速率及吸收层对HIT太阳电池性能的影响

采用AMPS-1D程序模拟分析了前后接触少子复合速率以及吸收层的厚度和少子迁移率对非晶硅/单晶硅异质结太阳电池光伏性能的影响.模拟发现,与太阳电池的前接触少子复合速率相比,背接触少子复合速率对太阳电池光伏性能的影响更为显著.吸收层单晶硅的厚度对太阳电池光伏性能的影响要受到单晶硅隙间缺陷态密度以及背接触少子复合速率的制约.当背接触复合占主要地位时,吸收层越厚电池的转换效率越高;当吸收层隙间缺陷复合占主要地位时,电池的转换效率在某一厚度处达到峰值.吸收层的少子迁移率对太阳电池性能的影响,也要受到背接触少子复合速率的制约.当背接触复合速率较低时,少子迁移率越大,电池的转换效率越高;当背接触复合速率较高时,少子迁移率越小,电池的转换效率越高.     

制膜工艺对聚合物太阳电池性能影响的研究

用渡越时间法（TOF）分别测试了采用旋涂和滴涂方法制备的poly［2-methoxy-5-（2′-ethylhexyloxy）-1,4- phenylenevinylene］（MEH-PPV）薄膜的空穴迁移率,用原子力显微镜对这两种方法制备的薄膜表面形貌进行了研究.结果表明使用滴涂法有利于聚合物形成有序薄膜结构,能有效提高空穴迁移率.用滴涂法制备的基于MEH-PPV：phenyl C61- butyric acid methyl ester（PCBM）共混薄膜的太阳电池,对比用旋涂法制备的太阳电池,其能量 关键词： 太阳电池 聚合物 迁移率     

不同厚度的活性层及阴极的改变对聚合物太阳电池性能的影响

以MEH-PPV(poly(2-methoxy-5-(2'-ethylhexoxy)-1,4-phenylene vinylene))为电子给体材料, PCBM(1-(3-methoxycarbonyl)-propyl-1-1-phenyl-(6,6)C₆₁)为电子受体材料, 制成了共混体系太阳电池.研究了不同厚度活性层对太阳电池性能的影响.结果表明, 活性层厚度为100 nm时,太阳电池具有最佳性能.活性层厚度的增加,增大了光生电荷的复合,减少了太阳电池的填充因子,从而减少了太阳电 关键词： 太阳电池 厚度 电极 性能     

载流子复合及能量无序对聚合物太阳电池开路电压的影响

聚合物太阳电池中载流子的复合与能量无序对器件的开路电压有着深刻的影响.本文同时研究了基于传统富勒烯(PC71BM)和非富勒烯(O-IDTBR)电子受体的聚合物太阳电池.通过交流阻抗谱、低温电流密度-电压谱、瞬态光电压以及电致发光光谱等手段重点研究了载流子复合及能量无序对电池器件开路电压的影响.具体地,交流阻抗谱和瞬态光电压测试结果表明,富勒烯体系载流子复合损失较为严重.电致发光光谱研究显示,PC71BM器件的发光峰随着注入电流的增加不断向短波长处移动,而O-IDTBR体系发光峰位置基本不变,该结果证明PC71BM体系中能量无序度更高.载流子复合严重及能量无序度更高共同作用导致了富勒烯器件开路电压的降低.     

p-InGaN层厚度对p-i-n结构InGaN太阳电池性能的影响及机理

研究了p-lnGaN层厚度对p-i-n结构InGaN太阳电池性能的影响.模拟计算发现,随着p-InGaN层厚度的增加,InGaN太阳电池效率降低.较差的p-InGaN欧姆接触特性会破坏InGaN太阳电池性能.计算结果还表明,无论欧姆接触特性好坏,随着p-InGaN层厚度的增加,短路电流下降是导致InGaN电池效率降低的主要原因.选择较薄的p-InGaN层有利于提高p-i-n结构InGaN太阳电池的效率.     

双面HIT太阳电池TCO与非晶硅界面势垒的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了TCO与非晶硅界面势垒对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i) /a-Si:H(n+)/TCO双面HIT异质结太阳电池光伏特性的影响.结果表明太阳电池的TCO/p+前接触界面势垒(对于电子)越高,越易形成欧姆接触,且电池的短波响应增强,使电池性能变好.模拟还发现,n+/TCO背接触界面势垒(对于电子)越低,电池性能越好.若背场重掺杂,在背接触势垒小于等于0.5 eV时,电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响;若背场低掺杂,在背接触势垒很小的情况下,也能达到与重掺杂相同的转换效率.     

双面HIT太阳电池TCO与非晶硅界面势垒的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了TCO与非晶硅界面势垒对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n) /a-Si:H(i) /a-Si:H(n+) /TCO双面HIT异质结太阳电池光伏特性的影响。结果表明太阳电池的TCO/p+前接触界面势垒（对于电子）越高,越易形成欧姆接触,且电池的短波响应增强,使电池性能变好。模拟还发现,n+ /TCO背接触界面势垒（对于电子）越低,电池性能越好。若背场重掺杂,在背接触势垒小于等于0.5ev时,电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响;若背场低掺杂,在背接触势垒很小的情况下,也能达到与重掺杂相同的转换效率。     

低温退火磷吸杂工艺对低少子寿命铸造多晶硅电性能的影响

本文针对低少子寿命铸造多晶硅片进行试验, 通过一种将多温度梯度磷扩散吸杂工艺与低温退火工艺结合的新型低温退火吸杂工艺, 去除低少子寿命多晶硅片中影响其电性能的Fe杂质及部分晶体缺陷, 提高低少子寿命多晶硅所生产的太阳电池各项电性能. 通过低温退火磷扩散吸杂工艺与其他磷扩散吸杂工艺的比较, 证明了低温退火吸杂工艺具有更好的磷吸杂和修复晶体缺陷的作用. IV-measurement发现经过低温退火工艺处理后的低少子寿命多晶硅, 制备的太阳电池光电转换效率比其他实验组高0.2%, 表明该工艺能有效地提高低少子寿命多晶硅太阳电池各项电性能参数及电池质量. 本研究结果表明新型低温退火磷吸杂工艺可将低少子寿命硅片应用于大规模太阳电池生产中, 提高铸造多晶硅材料在太阳能领域的利用率, 节约铸造多晶硅的生产成本. 关键词： 低温退火 磷吸杂 低少子寿命多晶硅 太阳电池     

MoO3阳极缓冲层对有机太阳电池性能的影响

研究了MoO3阳极缓冲层对基于CuPc/C60异质结的有机小分子太阳电池器件性能的影响。发现:MoO3阳极缓冲层略微降低了器件的短路电流、开路电压及能量转换效率;MoO3阳极缓冲层提高了器件的整流比;具有MoO3阳极缓冲层的器件在持续光照条件下连续工作20min,其主要性能参数(如短路电流、开路电压、填充因子及能量转换效率)无明显衰减,而没有MoO3阳极缓冲层的对比器件在相同条件下连续工作20min,其能量转换效率衰减了大约45%。研究结果表明:MoO3阳极缓冲层明显提高了基于CuPc/C60异质结的有机小分子太阳电池器件的稳定性,可能的原因主要是MoO3阳极缓冲层改善了ITO阳极和CuPc界面,抑制了因持续光照连续工作引起的界面老化,从而提高了器件的稳定性。     

载流子迁移率对单层有机发光二极管复合效率的影响

建立了在单层有机发光二极管中电场强度不太大(E≤104Vcm)的情况下,载流子注入、传输和复合的理论模型.通过求解非线性Painleve方程得出了电场强度随坐标变化的解析函数关系式以及电流密度随电压变化关系,给出了电流密度以及器件的复合效率在不同的载流子迁移率情况下随电压变化关系图像.结果表明,复合效率受载流子迁移率影响较大,在器件中多数载流子应具有较低的迁移率,而少数载流子应具有较高的迁移率,这样有利于载流子的注入和传输,从而可提高发光效率.并且得出当空穴迁移率大于电子迁移率时,复合区域偏向阴极,反之亦 关键词： 单层有机发光二极管 复合效率 迁移率     

模拟研究p型a-Si∶H对HIT太阳电池性能的影响

使用AFORS-HET软件模拟研究HIT太阳电池能带结构,讨论了发射区p型反转层的形成及影响因素,及其对电池性能的影响。结果表明:在n型单晶硅内,与p型非晶硅异质结界面处,形成p型反转层;p-Si∶H的掺杂浓度可调节费米能级位置,进而影响反转层的形成。HIT电池类似于p-n同质结电池,p型反转层作为太阳电池发射层,对太阳电池的性能起决定性作用。     

晶硅太阳电池中Fe-B对与少子寿命、陷阱浓度及内量子效率的相关性

以太阳电池级直拉单晶硅片为材料,利用瞬态微波反射光电导衰减仪研究了硅片分别经过单、双面扩散后Fe-B对与少子寿命τ、陷阱浓度及制备成电池的内量子效率（IQE）的相关性.对于单面扩散后的样品,Fe-B对浓度分布在较大程度上决定了少子寿命分布;对于双面扩散后的样品,Fe-B对浓度显著降低（在135×10¹¹ cm^-3左右）,已不及其他杂质和缺陷对少子寿命的影响.结合瞬态微波衰减信号和陷阱模型,对单、双面吸杂前后硅片的陷阱浓度进行数值计算,发现经过扩散 关键词： 少子寿命 陷阱浓度 内量子效率 Fe-B对     

注入和输运对单层有机发光器件复合发光的影响

通过分析聚合物电致发光器件中载流子注入、输运、激子的解离与复合过程,提出了激子解离与复合的理论模型. 基于电流连续性方程和Poisson方程,给出了激子复合密度、电流密度及复合效率表达式.研究两电极与有机层之间在Ohmic和Fowler-Nordheim接触条件下载流子迁移率对器件中激子的复合密度及外加电压和注入势垒对器件电流和复合效率的影响.结果表明:1)在一个较宽的注入势垒和迁移率范围内,复合密度不是由两个注入电极的相对注入比决定而是由有机层电子和空穴迁移率之比所支配;2)固定阴极势垒,而阳极势垒由小变大时,器件电流由接触限制向空间电荷限制转变;3)复合效率随外电压升高先增加,当电压达一临界值时而陡降,存在一个最佳的注入势垒值.结果说明:电极与有机层的能带匹配及有机层间的迁移率匹配对器件复合发光有着极其重要的影响.其计算值与所报道的理论结果相符.     

迁移率对单层有机发光器件中复合率分布的影响

以载流子运动的扩散-漂移理论为基础,利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合率分布.结果表明:当两种载流子的迁移率相同实现平衡注入,并且当空穴和电子的复合为Langevin型时,复合率的分布曲线相当理想,参与复合的空穴和电子总量远大于其他情况,由此器件的发光性能也得到更大的优化.     

多环类苝四甲酸二酐插入层对ZnO纳米棒和聚合物复合太阳电池性能的影响

以ZnO纳米棒和聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV)的复合体系作为光敏层制备了太阳电池.为了增大电池的光吸收,在ZnO纳米棒与MEH-PPV之间插入了有机n型小分子多环类苝四甲酸二酐(PTCDA),制备了不同厚度的PTCDA、结构为ITO/ZnO纳米棒/PTCDA/MEH-PPV/Au的太阳电池.实验发现,插入PTCDA后,电池在可见光区的吸收增强,光生激子数量增大,光电流密度增大.当蒸镀的PTCDA厚度为40 nm时,薄膜的粗糙度适中,表面形貌较为平滑,器件性 关键词： 有机太阳电池 ZnO纳米棒 聚合物     

硅异质结太阳电池中钝化层和发射层的优化设计

本征钝化层及p型发射层对硅异质结太阳电池的性能具有重要的影响.本文在常规钝化层与晶硅衬底(c-Si)之间插入一层低功率、高氢稀释比沉积的超薄缓冲层,以此来提高钝化效果,并拓宽钝化层工艺窗口.此外,设计并制备了具有宽带隙、高电导特性的重掺杂纳米晶硅/轻掺杂p型双层复合发射极.实验结果表明,双层钝化层具有更加稳定与优异的钝...     

色散效应对聚光多结太阳电池性能的影响及优化

针对色散效应导致聚光多结太阳电池性能降低的问题,使用分布式三维等效电路模型计算高倍聚光下GaInP/GaInAs/Ge三结太阳电池的输出特性,通过分析电池各层的电压分布、暗电流分布以及横向电流分布,研究了不同电池尺寸下色散效应对电池性能影响的机理.结果表明:色散使多结太阳电池在局部区域的光生电流变得不匹配,随着电池尺寸的减小,局部区域之间失配的光生电流能够以横向电流的形式相互补偿,使电池整体的电流更加匹配,从而减小色散效应的影响.当电池芯片尺寸较大(20 mm×20 mm)时,色散主要降低电池的短路电流密度,色散光斑下电池的效率仅相当于无色散时的94%;当电池芯片尺寸减小到2 mm×2 mm时,短路电流密度与无色散时相等,但横向电阻降低了电池的填充因子.当电池芯片尺寸进一步减小到0.4 mm×0.4 mm时,色散与无色散光斑下电池的各项性能几乎没有差别,效率均约为34.5%,色散效应的影响可忽略不计.     

基于等效电路模型的钙钛矿太阳电池效率损失机理分析

理解并量化影响钙钛矿太阳电池效率的因素,对研发高性能器件尤为重要.目前,太阳电池普遍认可的三大损失为光学损失、欧姆损失和非辐射复合损失.其中,非辐射复合包括体复合和表面复合,已被证明是制约电池效率提升的决定性因素.本文提出了一种分析电池伏安特性曲线的等效电路模型,能对上述损失机制进行全面描述,并通过与漂移-扩散模型及实...     

热处理对不同溶剂制备的共混体系太阳电池性能影响

本文以poly(3-hexylthiophene) (P3HT)为电子给体材料, -phenyl C₆₁-butyric acid methyl ester (PCBM)为电子受体材料, 制备出不同溶剂形成的共混体系太阳电池.从薄膜的紫外—可见吸收光谱(UV-vis)、光致发光谱(PL)、原子力表面图形(AFM)等方面,分析了热处理对不同溶剂制备的共混体系太阳电池性能的影响.结果表明较高沸点的溶剂有利于P3HT:PCBM共混体系中P3HT的有序化排列,薄膜的紫外—可见吸收和光致发光增 关键词： 热处理 不同溶剂 太阳电池 性能     

选择性发射极晶体硅太阳电池的二维器件模拟及性能优化

利用PC2D二维模拟软件对选择性发射极晶体硅太阳电池(SE电池)进行了器件模拟和参数优化的研究.在对丝网印刷磷浆法制备的SE电池的实测典型电流-电压曲线实现完美拟合的基础上,全面系统地研究了栅线、基区、选择性发射区和背表面场层等的参数对电池性能的影响.模拟表明:基区少子寿命、前表面复合速度和背表面复合速度是对电池效率影响幅度最大的三个参数.在所研究的参数范围内,当基区少子寿命从50μs上升到600μs时,电池效率从18.53%上升到19.27%.低的前表面复合速度是使发射区方块电阻配比优化有意义的前提.要取得理想的电池效率,背表面复合速度需控制在500 cm/s以下.此外,对于不同的前表面复合速度,电池效率的最大值总是在50—90Ω/□的重掺区方阻、110—180Ω/□的轻掺区方阻的范围内取得.对不同的栅线数目,重掺区宽度与栅线间距之比为32%时,电池的效率最高.另外,在主栅结构保持较低面积比率的前提下,主栅数目的增加也可提高效率.最后,通过优化p型SE电池的效率可达到20.45%.