单晶硅太阳电池黑角问题的研究

用电致发光(EL)技术检测P型常规单晶硅太阳电池,发现角部发黑问题.研究其与电池制造工艺或单晶硅材料的相关性,测试正常和黑角电池片的电性能参数发现黑角电池光电转换效率低于19.90;.经腐蚀剥离电池分析基底单晶硅材料,发现黑角处材料的少子寿命比中心位置处低约50μs以上.用Schimmel A择优腐蚀液剥离黑角电池,在黑角位置的硅材料明显出现位错缺陷,且缺陷数量高于中心区域.经多项实验检测分析,初步得出EL测试出现黑角边问题的单晶硅电池与基底硅材料的原生缺陷有关.     

电阻蒸发铝薄膜结构及其对非晶硅太阳电池性能的影响

本文首先采用电阻蒸发法制备了不同厚度的Al薄膜,并选择了两个典型厚度的Al薄膜制备工艺来制备非晶硅太阳电池的Al背电极,研究了Al背电极厚度对电池性能的影响.结果表明,Al背电极的厚度由800nm减薄到70nm时,电池的Voc平均值由0.826V增加到0.829V,电池的Jsc平均值由11.747mA/cm2减小到11.318 mA/cm2,电池的FF平均值由0.701增加到0.728,而电池效率的平均值略有增加,由6.803;增加到6.833;.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了玻璃衬底上蒸发的Al薄膜和非晶硅电池Al背电极表面形貌和微观结构的变化,分析了电池性能随Al背电极厚度变化的原因.     

n型衬底上双面HIT太阳电池背场的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了背场对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.结果表明在背场掺杂浓度NB≥1×1018cm-3时,带隙在1.60～ 1.92 eV范围内的宽带隙薄膜硅材料比较适合作为双面HIT太阳电池的背场.模拟中还发现,背场n+层掺杂浓度对太阳电池性能的影响要受到该层隙间态密度的制约,隙间态密度越大,则对背场掺杂浓度的要求越高.     

背接触势垒对a-Si∶H/c-Si异质结太阳电池性能的影响

由载流子输运理论推出a-Si∶ H/c-Si异质结太阳电池的背接触势垒是其J-V曲线出现S-shape现象的原因之一,此时电池内部存在两个串联反偏的二极管,阻碍载流子输运.通过模拟计算验证该结论,发现硅基异质结太阳电池背接触产生的肖特基势垒高度存在最大临界值,高于此值则电池的开路电压、填充因子和转换效率会急剧衰减,而短路电流密度基本不变.     

用直流磁控溅射法研制非晶硅太阳电池ZnO/Al背反射电极

本文首先在低温(140℃)和低功率下采用Zn:Al合金靶直流反应磁控溅射法研制ZnO:A1透明导电膜.然后在单结(glass/SnO2/pin/)或双结(glass/SnO2/pin/pin/)非晶硅电池上沉积约70～lOOnm厚的ZnO透明导电膜,最后再用电阻蒸发法沉积Al电极.实验获得了较好的n+/ZnO界面,实现了ZnO/Al背电极的增反作用,使电池的短路电流增加1～3mA/cm2,光电转化效率提高1～3;(绝对效率),小面积电池效率达到9.5;.     

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).     

槽式湿法碱抛光技术在PERC太阳电池中的工艺研究

高效晶体硅太阳电池是光伏领域的热门研究之一,提高晶体硅太阳电池的转换效率是光伏研究者的重要研究方向.降低电池背面反射率是提高晶体硅电池转换效率的有效方法之一,实验采用激光掺杂制作选择性发射极,并利用槽式湿法碱抛光技术,去除发射极表面的重掺杂区,降低载流子在电池发射极表面区域的复合,提高载流子的有效寿命达到抛光效果,并最终提升电池转换效率.结果表明:硅片经过抛光处理后,减少了作为复合中心的悬挂键,降低了表面复合速率.发现了高反射率增强了光的反射,反射回电池内部的光被再吸收,提高了光的利用率.这是造成短路电流提升的主要原因.表面掺杂浓度的降低以及表面重掺杂区尺寸的减小将有效抑制载流子在发射极区域的俄歇复合,提高载流子的有效寿命.     

硅太阳能电池铝背场P+层的模拟优化

针对P型衬底硅太阳电池,以生产线上的实验结果为依据,通过数值计算,模拟了铝背场P+层掺杂浓度分布及其深度对太阳能电池电性能的影响.分析了铝背场P+层在不同掺杂浓度和深度下电性能的变化特征.结果表明对于生产线上的电池,P+层深度为5～7 μm的电池片,最佳掺杂浓度为7×1018 ～9 ×1018 cm-3,当掺杂浓度大于5×1019 cm-3,P+层最佳深度将小于1μm.     

铝纳米晶体低温比热容研究

采用真空热压烧结技术将平均晶粒尺寸约为52 nm的纳米铝粉末压制成铝纳米晶体材料.利用透射电镜、X射线能谱、X射线衍射、扫描电镜与综合物性测试仪(PPMS)等分析测试手段,表征了纳米铝粉和铝纳米晶体的结构特征,并研究了低温下铝纳米晶体的比热容(Cnano)随温度(T)的变化关系.研究结果表明:由于表面、晶界等缺陷的影响,铝纳米晶体的低温比热容随温度呈现出明显不同于粗晶的变化规律,其变化关系已不完全遵守德拜T3定律,且呈现出T2.5规律变化.根据纳米晶表面/界面和内部原子对晶格比热容的不同贡献,发现纳米晶相对于粗晶铝的比热容增量在温度80 K左右出现一个峰值.基于铝纳米晶体材料的结构特征和振动模式,本文探讨了产生这些现象的物理机理.     

镁铝尖晶石-钇铝石榴石复相材料的制备研究

以富铝尖晶石为原料,分别加入Y2O3细粉、Y2O3和α-Al2O3混合粉、钇铝石榴石前驱体,制备尖晶石-钇铝石榴石复相材料.研究了氧化钇的不同引入方式和烧结温度对尖晶石-钇铝石榴石复相材料烧结性能的影响,并通过XRD、SEM等手段对其物相组成和显微结构进行表征.结果表明:向富铝尖晶石中分别加入Y2O3细粉、Y2O3和αt-Al2O3混合粉、钇铝石榴石前驱体,均能制备出尖晶石-钇铝石榴石复相材料;当Y2O3和α-Al2O3混合粉的加入量为6;,经1750℃烧结3h后,所制备的试样的致密化程度较高,体积密度达3.34 g/cm3,显气孔率为8.0;,制备的试样中镁铝尖晶石、钇铝石榴石晶粒发育较好.     

快速制备单晶Si片绒面的研究

太阳电池单晶Si片表面制绒已是一项成熟的工艺,但普遍制绒时间较长.为提高制绒效率,本课题研究了较短时间内NaOH/ 异丙醇(IPA)体系制绒时的温度、时间、溶液组分对绒面的影响,以及制绒前去损伤的优劣.最终实现了,在含2.5;NaOH(质量百分比,下同)和10;IPA的溶液中,80℃恒温处理15 min即可制备出比较均匀的绒面.溶液中加入3;Na2SiO3,效果更佳,反射率最低可达9.5;.并发现去损伤后制绒效果并不理想,同时还研究了表面活性剂1,4-环己二醇(CHX)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)代替异丙醇制绒.研究发现,异内醇仍然是性价比较好的添加剂.     

ITO/BZO复合薄膜制备及在非晶硅薄膜太阳能电池的应用

采用低压化学气相沉积(LPCVD)法在沉积ITO薄膜的玻璃衬底上制备了硼掺杂氧化锌(BZO)薄膜,研究了ITO缓冲层对ITO/BZO复合薄膜表观形貌、导电性能和光学性能的影响;并研究了ITO/BZO薄膜在非晶硅薄膜太阳能电池的应用.结果表明,以ITO作为缓冲层来沉积BZO薄膜,有利于BZO晶粒尺寸的长大,并可以显著提高BZO薄膜的导电能力.ITO/BZO复合薄膜具有相对较高的导电能力和光学透光率,应用在非晶硅薄膜太阳能电池时转化效率提高0.20;.     

十二烷基苯磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮复配表面活性剂对单晶硅制绒的影响

本文采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的复配溶液作为单晶硅制绒添加剂,取代目前常用碱醇制绒液中的异丙醇,不仅降低了绒面的反射率、缩短了制绒时间,而且具有成本低、制绒过程中不需要定时补充等特点.本文研究了SDBS与PVP复配添加剂的比例、浓度、反应时间、反应温度等对单晶硅制绒效果的影响,实验发现当...     

数值模拟p/i界面对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响

采用美国宾州大学开发的AMPS(Analysis of Microelectronic and Photonic Structures)软件模拟了p/i界面缺陷态密度(Npt/i)和非晶孵化层厚度(d)对pin型氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜太阳电池性能的影响.结果表明:随着Npt/i的增大,电池的开路电压Voc和填充因子FF单调减小,短路电流Jsc基本不变;随着d的增大,Jsc和FF单调减小,Voc反而增大;Npt/i和d值的增大均会导致电池光电转换效率η下降.通过对电池内部的电场及能带的分析,对上述模拟结果进行了解释.     

表面补偿的高雾度ZnO∶Al及其在硅薄膜太阳电池中的应用

采用稀盐酸对磁控溅射法制备的平面掺铝氧化锌(ZnO∶Al,AZO)薄膜表面进行湿法刻蚀制绒,分析了盐酸浓度和刻蚀时间对AZO薄膜表面的形貌特征和光电特性的影响。研究发现,湿法刻蚀导致AZO薄膜表面呈现大尺度的陨石坑形貌特征,随刻蚀时间增加,薄膜在大于500 nm的长波范围内光学透过率可维持在70%~75%,且800nm处雾度值可高达48%,陷光能力快速增加,而面电阻率呈现逐渐增加趋势。高的盐酸浓度可以导致薄膜表面呈现较快凹型形貌特征,并可给出较高的雾度值。为了在保持高雾度值的条件下改善薄膜导电性,在2%盐酸刻蚀30 s所制备绒面沉积300 nm AZO薄膜进行厚度补偿,所获得薄膜的表面方块电阻小于10Ω/sq,以其作为前电极所制成的单结薄膜电池转换效率达到9.24%。结果表明,采用酸性刻蚀+厚度补偿方法所制备的绒面AZO薄膜可兼顾高雾度和低电阻的性能要求,是用作硅基薄膜太阳电池前电极的理想材料。     

多周期溅射单质靶制备铜锌锡硫薄膜电池

采用多周期磁控溅射单质靶Cu-Sn-Zn制备CZTS薄膜太阳电池.多周期包含两周期和四周期,同时与单周期制备的CZTS薄膜电池作对比.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和拉曼光谱仪(Raman)对不同周期得到的CZTS薄膜的晶体性质、表面样貌、化学成分等性质进行分析研究.分析结果显示,多周期制备的CZTS薄膜晶体质量要比单周期的好,表面均匀致密.重要的是四周期溅射制备的CZTS薄膜是研究的最佳实验组.最终把不同周期得到的CZTS薄膜制备成完整的器件结构,得到的太阳电池效率分别是:单周期2.64;,两周期3.01;,四周期3.36;.     

本征微晶硅薄膜和微晶硅电池的制备及其特性研究

本文对VHF-PECVD制备的本征微晶硅薄膜和电池进行了电学特性和结构特性方面的测试分析研究.电学测试结果给出制备薄膜的激活能为0.51eV,符合电池对材料的电学参数要求;拉曼散射谱测试结果计算得到样品的晶化率为63;;X射线衍射结果也证明材料晶化,同时(220)方向择优;首次在国内用VHF-PECVD方法制备出效率为5;的微晶硅电池(Jsc=21mA/cm2,Voc=0.46V,FF=51;,Area=0.253cm2).     

新型单晶薄膜InP太阳电池的光谱响应

为使通信卫星能够正常工作于所谓Van Allen辐射带,必须发展一种具有强抗辐射能力的太阳电池.本文设计研究外延了漂移机制单晶薄膜InP太阳电池,测量了其光谱响应,结果表明该电池在325nm到632nm之间有高于50;的内量子效率,在253nm也有较好的响应.有望获得高效率的应用于AM0条件的InP太阳电池.此外,实验结果还表明该设计可以应用于短波光探测器.     

陶瓷衬底上多晶硅薄膜太阳电池研究进展

多晶硅薄膜太阳电池在提高电池效率和大幅度降低成本等方面具有极大潜力.陶瓷材料是高温路线制备多晶硅薄膜电池最常用的衬底材料之一.本文介绍了陶瓷衬底上多晶硅薄膜的制备方法及其电池结构和相关工艺,最后综述了当前该领域的最新研究进展.