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.     

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.     

原子层沉积二氧化钛薄膜对钙钛矿太阳电池性能的影响

电子传输层是钙钛矿太阳电池的重要组成部分.采用原子层沉积的方法制备二氧化钛薄膜,并将其作为电子传输层制备了平面钙钛矿太阳电池.系统研究了二氧化钛薄膜厚度和退火温度对钙钛矿太阳电池性能的影响.研究结果表明,TiO2的沉积速率约为0.41 ?/cycle,13 nm左右的二氧化钛薄膜能够获得较好的电池性能;后期退火改善了TiO2薄膜的光学和电学性能,但是退火产生的微小裂纹限制了电池的性能,因此,选择90 ℃退火条件下制 备的二氧化钛.最终利用原子层沉积制备的TiO2得到了17.1;的电池效率.     

隧穿结对柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池特性的影响

采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法在不锈钢柔性衬底上制备了不同厚度的硅基p+/n+隧穿结,应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响.发现p+层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n+层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在一个最佳值.将优化后的p+/n+隧穿结分别应用于不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分别获得了9.95;(AM0,1353 W/m2)和9.87;(AM0,1353 W/m2)的光电转换效率.     

不同缓冲层对ZnO薄膜的性能影响

用射频反应磁控溅射法在玻璃基底上分别以SnO2、SiO2和Al2O3为缓冲层制备ZnO薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计对薄膜的结构和光学性能进行了表征.XRD和SEM的分析结果表明,在SiO2和Al2O3缓冲层上生长的ZnO薄膜具有较好的c轴择优取向,薄膜表面光滑平整,薄膜的结晶质量得到改善;透射光谱表明所有样品在可见光范围内的平均透过率超过70;;通过对薄膜光致发光谱的分析,认为422 nm左右的紫峰来自于电子从晶粒边界的界面缺陷能级到价带的辐射跃迁;PL谱中蓝光和绿光的发光机制与薄膜中的本征缺陷有关.     

缓冲层厚度对Ge/Si多层膜的影响

采用离子束溅射技术,通过改变Si缓冲层厚度,在p型Si衬底生长了一系列的Ge/Si多层膜样品.利用Raman光谱、X射线小角衍射以及原子力显微镜等分析测试技术,研究了多层薄膜的结晶、膜层结构、表面形貌等性质.结果表明:通过引入缓冲层,在一定程度上可以提高颗粒的结晶性;随着缓冲层逐渐沉积,来自界面态的影响有了明显的减弱,且多层膜结构的生长得到有效改善.红外吸收光谱实验表明多层膜的吸收特性与其周期结构密切相关,因此可以通过改变缓冲层厚度的方法,实现对多层薄膜红外吸收特性的调制.     

新型阴极缓冲层对聚合物太阳能电池性能的影响

研究了引入有机小分子尿素(urea)作为阴极缓冲层的以P3HT∶ PCBM为活性层的体异质结聚合物太阳能电池(BHJ-PSCs).通过溶液旋涂法制备尿素层,并且以不同的旋涂速度得到不同厚度的尿素.在模拟的标准太阳光(100 mW/cm2)照射下,以3000 r/min的转速旋涂尿素得到的器件取得了9.15mA/cm2的短路电流密度,此时对应的能量转换效率较不加尿素层时的效率提高了20;,由2.8;增加到3.36;.原子力显微镜的测试表明,尿素层的引入改善了有机层和Al电极的接触.暗态J-V曲线的研究以及外量子效率的分析说明尿素层的引入抑制了载流子的复合,促进了载流子的传输与收集.尿素分子中氧原子上的孤对电子和Al发生强烈的化学反应,有效保护了活性层免受蒸镀的Al原子因注入带来的破坏,这种保护行为减少了载流子的复合,提高了器件的性能.     

碳酸铯阴极缓冲层对有机太阳电池器件性能的影响

以poly(3-hexyhhiophene)(P3HT)作为电池给体材料,[6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(PC61BM)为电池受体材料,使用Cs2CO3作为电池的阴极修饰层,通过测量不同条件下制备的器件的J-V曲线和转换效率,研究了Cs2CO3的厚度以及退火温度对电池器件性能的影响.结果表明在2000 r/min转速下旋涂Cs2CO3并在130℃温度下进行退火10 min,电池的短路电流、填充因子、转换效率分别提高到11.56 mA/cm2、58.28;、3.37;,与未处理的器件相比效率提高了16;,而且使用碳酸铯作为阴极缓冲层可以有效的提高电池的稳定性,延长器件的寿命.     

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.     

缓冲层厚度对MOCVD法生长GaN外延薄膜性能的影响

本文研究了低温GaN(LT-GaN)缓冲层表面形貌,其随厚度的变化规律及对随后生长GaN外延膜各项性能的影响.用场发射扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究LT-GaN缓冲层表面形貌,发现随着厚度的增加,其表面由疏松、粗糙变得致密、平整,六角GaN小晶粒的数量减少,且取向较为一致.用X光双晶衍射(XRD)、AFM和Hall测量研究1μm厚本征GaN外延薄膜的结晶质量、表面粗糙度、背底载流子浓度和迁移率等性能,发现随着LT-GaN缓冲层厚度的增加:XRD的半高宽FWHMs增大,表面粗糙度先减小后又略有增大,背底载流子浓度则随之减少,而迁移率的变化则不明显.通过分析进一步确认LT-GaN缓冲层的最优生长时间.     

PEDOT:PSS/ZnPc作为有机小分子太阳电池阳极修饰层的研究

采用阳极修饰法构建了基于酞菁铜(CuPc)和碳60(C60)的有机小分子太阳电池,分别研究了酞菁锌(ZnPc)、聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)和PEDOT:PSS/ZnPc作为阳极修饰层对该有机太阳电池输出性能的影响,并对三种修饰层的相关机理进行了探讨.结果表明:加入ZnPc修饰层的电池开路电压(Voc)增大,从0.372提高到0.479 V.旋涂PEDOT:PSS的电池短路电流(Jsc)提高,由1.943 mA/cm2提高到3.752 mA/cm2.而以PEDOT:PSS/ZnPc作为阳极修饰的电池Voc和Jsc均有较大的提高,Voc从 0.372 V提高到0.482 V,Jsc从1.943 mA/cm2提高到3.810 mA/ cm2,其转换效率可提高两倍以上.分析认为,ZnPc更有利于阳极空穴的输出,PEDOT:PSS能有效改善ITO表面的平整度的性质是提高太阳电池性能的主要原因.     

钙钛矿太阳能电池中电子传输层现状研究

有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池(简称钙钛矿太阳能电池)的最高光电转换效率已经达到25.5％,是最有希望取代硅基太阳能电池并实现广泛应用的太阳能电池之一.作为钙钛矿太阳能电池的基本组成部分,电子传输层对电池的性能起着至关重要的作用.本文阐述了钙钛矿太阳能电池中电子传输层的种类、尺寸以及界面修饰等对器件性能的影响,为继续...     

P／I界面处理对a-Si：H柔性太阳能电池性能的影响

采用等离子体辅助化学汽相沉积(PECVD)技术制备本征非晶硅薄膜,对p/i界面进行处理.在此基础上,制备P型微晶硅(μc-Si:H)薄膜与柔性太阳能电池.对P型硅薄膜及太阳能电池的性能进行研究.结果表明:对p/i界面采用H等离子体处理,再引入一定厚度的成核层,可以成功得到高电导率的P型微晶硅窗口层,提高柔性太阳能电池的光伏特性.其中的成核层,不仅促进微晶相P层的生长,还可以起到界面缓冲层的作用.     

缓冲层ZnPc对有机电致发光器件特性的影响

本文研究了酞菁锌(ZnPc)薄膜的表面形貌及ZnPc薄膜作为缓冲层对有机电致发光器件(OLEDs)光电特性的影响.对比两组样品的AFM图像,ZnPc薄膜相比于ITO薄膜,其表面的岛面积较大,薄膜表面更连续平整,基本上覆盖了ITO膜表面针孔,减少了表面的缺陷.另外,ZnPc薄膜的岛分布均匀有序.使用ZnPc作为缓冲层的器件性能明显好于未使用ZnPc修饰的器件,在7.42V的驱动电压下的最大发光亮度达到1.428kcd/m2,在4.3V电压驱动下时,最大光功率效率为1.411m/W;而未使用缓冲层的器件在8V的驱动电压下达到最大发光亮度达到1.212kcd/m2,在5.5V电压驱动下时,最大光功率效率为0.931m/W.     

CuSCN空穴传输层工艺对钙钛矿电池性能的影响

采用溶液法制备了硫氰酸亚铜(CuSCN)薄膜,并将其作为空穴传输层制备了平面n-i-p型钙钛矿太阳电池.系统考察了CuSCN薄膜退火温度、旋涂转速对钙钛矿太阳电池性能的影响.研究结果表明,CuSCN薄膜在70 ℃下退火10 min可以获得较好的电池性能;在此基础上通过调整旋涂转速至2000 r/min,控制CuSCN薄膜厚度约为240 nm,电池性能获得了进一步的提升,电池效率可达11.77;.该研究结果表明,CuSCN材料是一种有潜力的、低成本高性能无机空穴传输材料.     

碳电极钙钛矿太阳能电池光吸收层厚度对光伏性能的影响研究

本文使用两步法,通过控制PbI₂(DMSO)溶液的浓度制备了不同厚度的有机-无机杂化钙钛矿(MAPbI₃)光吸收层薄膜,并组装了大面积基于碳电极且无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。对不同厚度MAPbI₃光吸收层薄膜的晶相、光吸收性质、表面形貌、元素组成进行分析,并进一步测试了基于MAPbI₃薄膜制备的钙钛矿太阳能电池的光伏性能。结果表明,MAPbI₃光吸收层薄膜厚度与PbI₂(DMSO)浓度呈正相关关系,浓度为1.3 mol/L的PbI₂溶液制备的MAPbI₃薄膜厚度约为350 nm,具有较好的结晶度和光吸收强度,且薄膜表面致密平整,无明显缺陷,基于350 nm MAPbI₃光吸收层的钙钛矿太阳能电池获得了8.48%的光电转换效率。     

ZnO(n)/ZnSe(i)/c-Si(p)异质结太阳电池的模拟研究

近年来,HIT(heterojunction with intrinsic thin-layer)结构太阳能电池由于具有转化效率高和可低温生产等优点获得了广泛的关注,但是转化原材料成本高、生产技术条件苛刻和缺陷态控制等问题制约了其进一步的发展。本文采用AFORS-HET软件模拟了ZnO(n)/ZnSe(i)/c-Si(p)异质结太阳电池结构吸收层掺杂浓度、缺陷密度和界面缺陷态密度等参数对该结构短路电流、开路电压、填充因子和光电转换效率的影响。优化后的结果显示,当吸收层掺杂浓度为1×10²¹ cm^-3,ZnO层和c-Si层缺陷密度小于10¹⁷ cm^-3时,ZnSe/c-Si界面缺陷密度小于10²⁵ cm^-3时,该结构太阳能电池光电转换效率可达24.29%。     

基于ZnO电子传输层钙钛矿太阳能电池的研究进展

作为新一代低成本、高效率的光伏器件,以有机卤化铅CH₃NH₃PbX₃(MAPbX₃,X=Br、I、Cl)为光吸收层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)相比于其他类型的光伏器件,具有原料丰富、工艺简单等特点。在较短的时间内,该类电池效率已由3.8%迅速攀升至25.7%,几乎可以媲美商用硅太阳能电池,成为能源应用领域的一颗新星。氧化锌(ZnO)因其具有材料易于加工、电子迁移率高、制造成本低廉且形貌结构多样等优点,被作为该类电池较为重要的一种电子传输层(ETL)而被广为研究。本文主要以不同结构的ZnO纳米薄膜ETL作为研究对象,对其在PSCs中的应用进行了总结,详细介绍了基于不同形貌ZnO纳米结构PSCs的研究进展,分析了该类电池面临的主要问题与解决处理方式,并对未来的发展趋势进行了展望。