薄膜太阳电池的研究进展

介绍了薄膜太阳电池在光伏技术中的位置,详细叙述了非晶硅,铜铟锡,碲化镉等主要薄膜太阳电池的基本结构,制造方法,研究进展和现状,指出了存在的关键问题和解决的途径,并介绍了薄膜太阳电池的发展趋势和应用前景。     

室温制备低电阻率高透过率H,W共掺杂ZnO薄膜

采用脉冲直流磁控溅射法,以WO3:ZnO陶瓷靶为溅射靶材,通过在溅射气氛中引入H2的方式,在室温条件下制备了低电阻率、高可见和近红外光区透过率的H,W共掺杂ZnO (HWZO)薄膜.系统地研究了H2流量对所制备的HWZO薄膜的结构、组分、元素价态、光电特性的影响.结果表明:掺入的H可促进Zn的氧化,改善薄膜的结晶质量,提高薄膜透过率.H引入之后薄膜的载流子浓度增加,电阻率降低.在H2流量为6mL/min时制备的HWZO薄膜性能最优,电阻率为7.71×10-4 Ω·m,光学带隙为3.58 eV,400-1100 nm的平均透过率为82.4％.     

GaInP/GaAs太阳电池的柔性封装及稳定性

柔性Ⅲ-Ⅴ薄膜太阳电池通常被作为空间电源在航天器上使用,而在实际应用中适宜的封装材料可以保护电池免受水分、氧化、污染物等环境因素的影响.因此,探究合适的柔性封装方案和电池性能的长期稳定性至关重要.本文利用电阻焊方法将制备好的柔性双结GaInP/GaAs太阳电池进行焊接,之后采用具有高透光性的薄膜材料和热熔胶与柔性电池进行层压封装并研究了其在恶劣储存条件下的性能稳定性和环境耐受性.研究结果表明,柔性封装太阳电池在1000 h以上的温度为85℃,相对湿度85%(85℃/85%RH)的湿热试验以及108次温度范围为–60℃—75℃的冷热循环老化试验后仍然保持了很好的稳定性,表明封装工艺对柔性太阳电池具有较好的保护作用.此外,基于二极管模型的电学仿真结果表明,柔性封装后电池性能的改变是由于载流子复合增强,从而降低了开路电压.     

一项展示电子转移和纳米科学的技术——天然染料敏化纳晶薄膜太阳能电池

介绍了一种利用从植物浆果中提取出来的天然的花青染料，来制作一种独特的太阳能光电池的技术。它可以充分利用少量的原材料，给低年级大学生们提供一个学习生物、物理化学、光谱学、环境科学和电子转移等许多交叉学科的基本原理的机会。     

CdSxTe1-x多晶薄膜的制备与性质研究

采用真空共蒸发方法制备了CdSxTe1 -x 多晶薄膜 ,并用原子力显微镜、x射线衍射和光学透过率谱等研究了CdSxTe1 -x多晶薄膜的结构和性质 .结果表明 :薄膜均匀、致密、无微孔 ,当x≥ 0 5时为n型半导体 ,x <0 5时为p型半导体 .CdSxTe1 -x多晶薄膜的光学能隙随x变化 .结合薄膜的晶格常数和光学能隙得到了薄膜发生相变的组分 ,当x<0 2 5时CdSxTe1 -x 多晶薄膜为立方相 ,当x >0 2 5时为六方结构 .退火后结构没有改变 ,能隙减小 .提出了用CdSxTe1 -x多晶薄膜作为缓冲层的新型结构太阳电池 .     

Mechanism of Enhanced Performance of Dye-Sensitized Solar Cell Based TiO2 Films Treated by Titanium Tetrachloride

Performance of dye-sensitized solar cells can be improved by treating the nanoporous TiO2 films with titanium tetrachloride (TiCl4) aqueous solution. We explore the reason why the performance of dye-sensitized solar cells is enhanced by this method. It is found that the effect of TiCl4 treatment not only reduces the films surface area and improves the electronic contact, but also enhances the binding of N719 with the TiO2 films surface.     

化学水浴法制备大面积CdS薄膜及其光伏应用

采用化学水浴法制备了大面积CdS多晶薄膜,研究了薄膜的形貌、结构和光学性质,结果表明,大面积CdS多晶薄膜具有良好的均匀性,通过优化CdS多晶薄膜,制成了不同CdS窗口层厚度的CdTe小面积太阳电池,减薄CdS薄膜可有效提高器件的短路电流,改善器件性能.随后,在面积30cm×40cm的衬底上制备了全面积为993.6cm²的CdTe太阳电池组件,其27个集成单元的电学性质较为均匀,太阳电池组件的光电转换效率8.13%. 关键词： 化学水浴法(CBD) CdS薄膜 CdTe太阳电池 CdTe太阳电池组件     

W掺杂ZnO透明导电薄膜的理论及实验研究

本文从理论与实验两方面入手, 对高价态差金属W掺杂ZnO (WZO) 薄膜材料的特性进行分析讨论. 采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对WZO材料特性进行理论分析, 计算结果表明: W以替位形式掺入ZnO六角纤锌矿晶格结构中, 由于W-O键的键长较长引起晶格常数增加, 产生晶格畸变; 掺杂后费米能级进入导带, 其附近的导电电子主要由W 5d, O 2p及Zn 3d电子轨道提供, 材料表现出n型半导体的特性; 同时能带简并效应使其光学带隙展宽. 为进一步验证该理论分析结果的适用性, 本文采用脉冲直流磁控溅射技术进行了本征ZnO及WZO薄膜的实验研究, 结果表明: W掺入未改变ZnO的生长方式, 但引起薄膜的晶格常数增加, 电阻率由本征ZnO的1.35× 10^-2 Ω·cm减小到1.55× 10^-3 Ω·cm, 光学带隙由3.27 eV展宽到3.48 eV. 制备的WZO薄膜在400-1100 nm的平均透过率大于83%. 实验结果对理论计算结果进行了验证, 表明WZO薄膜作为透明导电薄膜的应用潜力.     

碲化镉薄膜太阳电池中的关键科学问题研究

文章对CdTe薄膜太阳电池中的4个关键科学问题进行了讨论,并对电池器件的性能进行了研究,其中包括高质量硫化镉薄膜、背接触层、CdS/CdTe界面和CdCl2热处理性能的研究.文章作者研究了背电极接触层中Cu掺杂含量对电池性能的影响,通过改变背接触层中Cu的含量,可以改变Cu与Te反应产生的物相成分,从而发现以Cu1.4Te为主导的背接触缓冲层能有效地减少电池I—V曲线中的“翻转”(roll-over)现象,同时能有效地降低背接触势垒.此外,还研究了CdS/CdTe界面的CdCl2热处理反应,发现当热处理温度高于350℃时,CdS与CdTe之间的互扩散开始发生,此温度对应于CdS由立方相转变为六方相;而在550℃热处理后,S和Te互扩散形成的CdSxTe1-x化合物,其x值高达11％.通过优化电池制备工艺,获得了在AMl.5标准光源下高达14.6％的CdTe电池转换效率.     

不同参数溅射的ZnO薄膜硫化后的特性

采用直流反应磁控溅射法在玻璃和石英衬底上沉积了ZnO薄膜, 然后将它们在H^２S气流中 硫化得到ZnS薄膜．用x射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和UV-VIS透过光谱对Zn S薄膜样品进行了分析．结果表明, 该ZnS薄膜为六角晶体结构, 沿(002)晶面择优取向生长, 其结晶状态和透过光谱与工作气压、Ar/O^２流量比密切相关. 当气压高于1Pa 时, 得 到厚度很小的ZnS薄膜; 而气压低于1Pa时, 沉积的ZnO薄膜则不能全部反应生成ZnS. 另外, 当Ar/O^２流量比低于4∶1或高于4∶1时, 结晶状态都会变差. 此外, 由于ZnS薄 膜具有高 的沿(002)晶面择优取向的生长特性, 使得退火或未退火ZnO薄膜硫化后的晶粒尺寸变化很小 . 关键词： ZnS薄膜 磁控溅射 ZnO硫化 太阳电池     

ZnO退火条件对硫化法制备的ZnS薄膜特性的影响

采用反应磁控溅射法在玻璃和石英衬底上沉积了ZnO薄膜, 然后经过不同条件退火和在H22S气氛中硫化最终得到ZnS薄膜. 用x射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和UV—VIS分光光度计 对ZnS薄膜样品进行了分析. 结果表明, ZnO薄膜硫化后的晶体结构和光学性质取决于它的退 火条件. 真空和纯O2₂中退火的ZnO薄膜硫化后只是部分形成六角晶系结构的ZnS . 而在空气 和纯N2₂中退火的ZnO薄膜则全部转变为ZnS, 在可见光范围内的光透过率 关键词： ZnS薄膜 磁控溅射 ZnO硫化 太阳电池     

基于氧化镍背接触缓冲层碲化镉薄膜太阳电池的研究

采用电子束蒸发法制备了NiO薄膜,并对其作为碲化镉薄膜太阳电池背接触缓冲层材料进行了相关研究.NiO缓冲层的加入使得碲化镉太阳电池开路电压显著增大.通过X射线光电子能谱测试得到的NiO/CdTe界面能带图表明NiO和CdTe的能带匹配度很好.NiO是宽禁带P型半导体材料,在电池背接触处形成背场,减少了电子在背表面处的复合,从而提高电池开路电压.通过优化NiO薄膜厚度,制备得到转换效率为12.2%、开路电压为789 mV的碲化镉太阳电池.研究证实NiO是用来制备高转换效率、高稳定性碲化镉薄膜太阳电池的一种极有前景的缓冲层材料.     

染料敏化太阳电池及其进展

文章介绍了染料敏化太阳电池的研究背景和发展过程,简述了基于纳米TiO2半导体电极材料的染料敏化太阳电池的基本结构和工作机理.详细阐述了该电池国内外各项关键技术的实验和产业化研究最新成果,着重分析了染料敏化太阳电池的未来发展趋势,并对该电池的应用前景进行了展望.     

衬底对Cu(In,Ga)Se2薄膜织构的影响

分别在苏打石灰玻璃、Mo箔、无择优取向的Mo薄膜以及(110)择优取向的Mo薄膜四种不同衬底上,采用共蒸发工艺沉积约2μm厚的Cu(In,Ga)Se2薄膜,用X射线衍射仪测量薄膜的织构,研究衬底对Cu(In,Ga)Se2薄膜织构的影响.在以上四种衬底上沉积的Cu(In,Ga)Se2薄膜的(112)衍射峰强度依次逐渐减弱,(220/204)衍射峰从无到有且强度逐渐增强.在苏打石灰玻璃和Mo箔衬底上的Cu(In,Ga)Se2薄膜具有明显的(112)择优生长,而在(110)取向的Mo薄膜衬底上,Cu(In,Ga)Se2薄膜的织构为(220/204)取向.研究结果表明,只有(110)择优取向的Mo薄膜衬底对Cu(In,Ga)Se2薄膜(220/204)织构的形成有重要影响.     

B掺杂ZnO透明导电薄膜的实验及理论研究

采用脉冲直流磁控溅射技术与基于密度泛函理论的平面波赝势方法对B掺杂ZnO （BZO）薄膜进行了研究. 以B₂O₃：ZnO陶瓷靶为溅射靶材,制备了低电阻率、可见和近红外光区高透过率的BZO薄膜. 系统地研究了衬底温度对BZO薄膜的结构、光电特性的影响. 结果表明：适当的增加衬底温度可以促进BZO薄膜结晶质量改善,晶粒尺寸增加,迁移率增大,电阻率降低. 在200 ℃时制备了电阻率为7.03×10^-4 Ω·cm,400–1100 nm平均透过率为89%的BZO薄膜. 理论模拟结果表明：在BZO薄膜中,以替位方式掺入的B （B_Zn）的形成能最低,B主要以替位形式掺入ZnO,其次分别为八面体间隙（B_IO）和四面体间隙（B_IT）的掺杂方式. B 掺入后,费米能级穿过导带,材料表现出n型半导体特性,光学带隙展宽,导电电子主要来源于B 2p,O 2p及Zn 4s电子轨道. 关键词： BZO薄膜 第一性原理计算 磁控溅射 太阳电池     

V掺杂ZnO透明导电薄膜研究

本文分别采用磁控溅射技术与基于密度泛函理论的平面波赝势方法两种方式, 对高价态差元素V掺杂ZnO薄膜进行研究. 实验研究结果表明: V的掺入并未改变ZnO的生长方式, 所制备的薄膜都呈(002)择优生长; 随着衬底温度增加, VZO薄膜的结晶质量逐步改善, 当衬底温度超过280 ℃时薄膜的结晶质量恶化; 在280 ℃时获得的VZO薄膜电阻率最低3.8×10^-3 Ω·m, 500-2000 nm平均透过率高于85%. 理论模拟结果表明: V以替位形式掺入ZnO六角纤锌矿晶格结构中, 费米能级进入导带, 材料表现出n 型半导体的特性, 导电电子主要由V 3d及O 2p电子轨道提供. 理论计算结果与实验结果的一致性, 表明VZO薄膜具有作为高效Si基薄膜太阳电池透明导电薄膜的应用潜力.     

衬底温度对MOCVD法沉积ZnO透明导电薄膜的影响

研究了衬底温度对MOCVD技术制备的ZnO薄膜的微观结构和光电特性影响. XRD和SEM的研究结果表明，衬底温度对ZnO薄膜的微观结构有显著影响，明显的形貌转变温度大约发生在175℃，低于175℃，薄膜呈镜面结构，晶粒为球状，高于177℃的较高温度范围，薄膜从“类金字塔”状的绒面结构演化为“岩石”状显微组织；随着温度增加，薄膜的晶粒尺寸明显增大.绒面结构的未掺杂ZnO薄膜具有17.96 cm²/V·s的高迁移率和3.28×10^-2 Ω·cm的低电阻率，对ZnO薄膜的进一步掺杂和结构优化有望应用于Si薄膜太阳电池的前电极. 关键词： MOCVD ZnO薄膜 透明导电氧化物 太阳电池     

单室沉积非晶硅/非晶硅/微晶硅三叠层太阳电池的研究

在产业化比较成熟的单室沉积非晶硅薄膜太阳电池基础上,进行了非晶硅/非晶硅/微晶硅三叠层太阳电池性能优化的研究.在生产线上纯单室沉积的非晶硅/非晶硅叠层太阳电池基础上,通过调节n-p隧穿结并采用自行研制开发的单室微晶硅底电池的沉积路线,获得了单室沉积的光电转换效率达到9.52%的非晶硅/非晶硅/微晶硅三叠层太阳电池. 关键词： 硅基薄膜太阳电池 三叠层 微晶硅     

a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池薄膜硅背场的模拟优化

采用AFORS-HET数值模拟软件,对不同带隙的薄膜硅材料在a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池上的背场效果进行了模拟,分析了影响背场效果的原因,得到了薄膜硅背场在a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池上的适用条件为薄膜硅材料是带隙16 eV,硼掺杂浓度在10¹⁸cm^-3以上的微晶硅材料,其最佳厚度在5nm左右. 这种背场从工艺上易于实现,并且,与常用的Al扩散背场相比,在相同的掺杂浓度下,电池效率可以大大提高. 关键词： 薄膜硅 背场 硅异质结太阳电池     

染料敏化纳米晶薄膜太阳电池

文章介绍了一种新型的太阳电池——染料敏化纳米晶薄膜太阳电池的基本工作原理、目前研究的重点和进展以及应用前景和存在的问题，文章指出，这种新型的太阳电池以其制作简单并且具有进一步提高效率和降低成本的潜在优势，可以成为非晶硅太阳电池的有力竞争者。