基于FDFD方法研究含石墨烯薄膜太阳能电池的电磁特性

近年来, 基于非晶硅太阳能电池在提高能量转换效率和降低成本等方面的研究越来越受到学者的关注, 其中, 太阳能电池吸收峰值的位置, 反映了电池对该频点及其附近频谱光波吸收具有较好的效果. 然而, 非晶硅太阳能电池的吸收峰位置主要是由非晶硅和金属电极的参数决定, 很难实现位置的可调以及进一步的吸收效率增加. 所以, 在周期结构太阳能电池的金属光栅结构中引入单层石墨烯薄膜, 借助石墨烯的特殊光电特性, 即介电常数可通过改变化学势μ_c来调谐, 并结合频域有限差分方法的数值模拟, 理论上实现了对太阳能电池能量吸收峰位置的调谐. 针对石墨烯电导率的虚部出现奇异点, 本文提出了采用数值拟合予以解决奇异点的方法, 数值结果表明近似表达式的最大绝对误差为0.8%. 本设计结构的理论结果可为实际有机薄膜太阳能电池在工作频段的调节和优化提供理论基础和技术支撑.     

前后光栅周期对于双光栅结构薄膜太阳能电池光俘获效应的影响

本文用时域有限差分法对硅层等效厚度为100 nm的具有不同前后光栅周期的介质/金属双光栅结构薄膜太阳能电池进行了模拟分析,比较了三角形最佳相同与不同周期光栅结构的吸收光谱特性,分析了光栅高度、填充比、硅吸收层厚度对最佳相同和不同周期光栅结构光吸收特性的影响,以及相应结构中导致光吸收增强的共振模式.结果表明前后光栅周期为1:1的共形双光栅结构中存在光泄漏现象,偏离1:1后的光栅结构可有效地抑制低级次衍射光的泄漏,前光栅周期小于后光栅周期的结构光吸收性能的提高来自于平面波导模式在吸收层中的有效激发和传播,而前光栅周期大于后光栅周期的结构光吸收性能的提高则来自于后光栅界面上所激发的等离子体极化模式.在较厚的硅吸收层厚度,前后光栅周期比为1:2和1:3的电池结构也会出现光泄漏现象,从而使具有最大光吸收效率的结构偏离这些周期比结构的位置.     

硅薄膜太阳能电池研究的进展

从制备方法、材料和结构的观点出发,概述非晶硅（a-Si)和多晶硅（poly-Si)薄膜太阳能电池研究的进展。对非晶硅特别是对多晶硅薄膜太阳能电池研究的重要结果进行了讨论。阐述非晶硅太阳能电池的各种应用,并对其光电系统进行介绍。对太阳能电池新产品如太阳能电池屋顶瓦及超轻灵活的太阳能电池的开发也作了简介。对由太阳能电池提供动力的空调设备作了叙述。讨论所得出的创新方案。     

薄膜太阳能电池明年量产

日本本田公司准备量产的是利用铜-铟-镓-硒（CIGS）化合物薄膜的太阳能电池，由本田工程公司开发．模块转换效率约为12％，接近过去的硅太阳能电池的水平，同时生产过程中必须的能耗可控制到现有硅太阳能电池的一半，少排放二氧化碳50％．该太阳能电池，预计销售将于2007年秋在全日本展开．     

薄膜太阳能电池异型布拉格背反射结构设计与制作

根据多光束干涉原理设计出用于薄膜太阳能电池的异型布拉格背反射器(IDBR).该异型布拉格背反射结构由两对非晶硅(36.5 nm)/二氧化硅(81 nm)分布式布拉格反射器(DBR)结构与三对非晶硅(73 nm)/二氧化硅(162 nm)DBR结构组合而成.讨论了不同结构的背反射器性能,分析了IDBR中心波长与层数的选择...     

余弦光栅硅薄膜太阳能电池光吸收分析

设计了一维双层余弦共形光栅结构的单晶硅薄膜太阳能电池.利用时域有限差分法模拟计算了双层余弦共形光栅结构和对照组结构的吸收光谱;利用归一化光吸收密度的概念,定量分析了300~700nm和700~1 100nm两个波段的光吸收效率.结果表明双层共形光栅结构具有更好的全波段吸收效率,且在长波段余弦光栅比矩形光栅具有更好的光捕获和吸收作用.利用光吸收增强谱和电磁场强度分布图,分析了余弦光栅在长波段的吸收增强机理.通过计算短路电流密度,发现双层余弦共形光栅结构比平板结构太阳能电池的短路电流密度提高了79.5%,余弦光栅结构比矩形光栅结构的短路电流密度提高了8.5%.     

多晶硅薄膜太阳能电池的研究进展

1前言太阳能的光伏应用已给我们展示了非常广阔的前景．因此,可将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制和发展正日益引起关注．硅太阳能电池是最有发展前景的．目前,晶体硅太阳电池因丰富的原材料资源和成熟的     

表面等离子体-微腔激元对顶入射有机薄膜太阳能电池光吸收效率的增强

为了提高顶入射有机薄膜太阳能电池(TOSCs)的光吸收效率,我们将周期性矩形光栅结构引入到TOSCs中,分析了具有光栅结构的空气/Ag_1/有源层/Ag_2/空气(IMIMI)结构理想模型中复合表面等离子激元(SPPs)与微腔模式的耦合机制。通过调节光栅周期和有源层厚度,实现了复合SPPs、微腔模式以及有机材料本征吸收3个区域的重合。由于复合SPPs与微腔模式的反交叉耦合作用形成了表面等离子体-微腔激元,其局域场增强作用有效地提高了有源层的光吸收效率,提高了近19%。     

异向混合光栅薄膜太阳能电池光吸收分析

为了分析混合光栅对硅薄膜太阳能电池光吸收的影响,在硅层厚度等效一致的条件下,设计了单一形状、同向和异向混合形状光栅单晶硅太阳能电池结构.利用时域有限差分法分别优化计算了各种混合光栅的最佳尺寸、光生电流密度和光吸收效率,发现异向混合结构的Ag光栅比其他结构具有更好的光吸收能力.通过电磁场强度分布图分析了混合光栅结构的吸收增强机理,并针对异向混合光栅,计算了不同光栅数量组成结构的光生电流密度.同时,利用光吸收增强因子定量分析得出一个三角凸型和一个抛物线凹槽是异向混合光栅最佳数量组合.有规律地改变这种混合光栅的宽度比和高度比,计算光生电流密度.结果发现当宽度比为1∶1,高度比在一个小范围内(0.67～1.86)波动时,这种异向混合结构比平板太阳能电池的光生电流密度提高了62.9%.研究结果可为薄膜太阳能电池的结构和参数设计提供参考.     

一个非晶硅薄膜太阳能电池制备用激光刻线系统

 非晶硅薄膜太阳能电池制备过程中的激光刻线工艺要求刻线宽度在30 μm～50 μm之间,死区范围小于300 μm,刻线深度符合工艺要求。这不仅要求激光器具有较高的光束质量,而且要求光学系统具有较高的成像质量和较宽的焦深。设计了单激光器四分光路的激光刻线系统。采用设计的激光刻线装置,在1 400 mm×1 100 mm×3.2 mm玻璃基板上进行刻线试验,分别得到刻线P1,P2,P3的线宽为35 μm,50 μm和45 μm,死区范围（P1至P3的距离）为287 μm,最终深度分别为0.98 μm,0.24 μm和0.58 μm,刻线宽度和深度均符合薄膜太阳能电池制备工艺要求。     

Scattering Characteristics of Dielectric Periodic Structure Composed of Left-handed Materials with Arbitrary Oblique Incidence

Scattering characteristics of monolayer and multilayer dielectric periodic structure composed of left-handed materials (LH-DPS) with plane wave arbitrary oblique incidence are carefully analyzed using a method which combines multimode network theory with the rigorous mode matching method. Our analysis results reveal that the arbitrary oblique incident angles and relative position between different LH-DPS have great effects to the scattering characteristics of LH-DPS which different from the situation of dielectric periodic structure composed of right-handed materials (RH-DPS). The reasons why the reflection characteristics of the LH-DPS are totally different from those of the RH-DPS with arbitrary oblique incidence are also given. The present quantitive investigation provides guidelines for the design of the monolayer and multilayer dielectric frequency selective surfaces for millimeter wave applications.     

基于不同电压下的电致发光和红外成像的太阳能电池缺陷检测

利用不同电压下的电致发光和红外热成像技术检测太阳能电池的缺陷。正向电致发光为电子空穴的辐射复合,与太阳能电池的串联电阻和少数载流子扩散长度有关,可以检测太阳能电池的断栅、隐裂等缺陷;反向电致发光为高电场强度下载流子的带内发光,可以探测弱的线性漏电和击穿,并且弱的线性漏电只在高的反向偏压下发光。利用不同电压下的红外热成像可以检测出线性和非线性漏电,强线性漏电在正反偏压电压下均有明显发热的现象,而非线性漏电在何种偏压状态下占优势取决于漏电类型。红外热成像无法探测出第二类击穿和第三类击穿。     

部分阳离子取代优化铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池性能研究进展

作为无机化合物薄膜太阳能电池中具有代表性的一类电池,铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4,简称CZTSSe)薄膜太阳能电池因其组成元素地壳含量丰富、低毒等优点受到广泛关注.目前,吸收层的高缺陷密度和器件的低开路电压被认为是限制该类电池效率的两个关键因素.为了突破这两大困境,科研人员发展了阳离子取代方法,即通过引入其...     

基于叠栅技术的二维亚波长周期结构成像设计

用光子学方法研究了叠栅技术中,当试件光栅被拉压和旋转后,叠栅条纹的空间周期和相对于基准光栅的取向,试件光栅被拉压后的节距等相关问题。根据衍射光波的空间周期可能大于试件光栅空间周期的特点,对二维亚波长周期结构衍射成像进行了设计研究。首先,对二维亚波长周期结构衍射物进行编码,以获得包含编码光栅空间信息的均匀波;其次,使编码得到的均匀波通过光学系统,并被放大到CCD相机所能辨识的大小;再次,经解码光栅解码,滤掉编码波,最终获得二维亚波长周期结构物的空间结构信息,达到超分辨的目的。同时,对成像过程进行了较为详尽的分析,对编码器、解码器的位置以及它们相对衍射物的取向进行了设计研究,对滤波器的选择给予了必要的说明,指出了取得超分辨成像的关键。     

基于敦煌场地定标的FY-3 MERSI反射太阳波段在轨响应变化分析

鉴于中分辨率光谱成像仪不能实现反射太阳波段的星上绝对辐射定标,提出了基于地表方向模型、矢量辐射传输模型6SV并联合MODTRAN吸收透过率校正的敦煌场替代定标新方法,4年的同步定标结果表明,除了水汽吸收中心波段之外,定标不确定度小于5%,而多数波段优于3%。以Aqua MODIS为辐射基准的大气顶辐射计算试验表明,正演与卫星观测间的平均偏差在波长<1 μm的窗区波段小于3%,波长>1 μm的小于5%(除了2.1 μm波段);此外,经场地定标的MERSI 表观反射率与MODIS具有很好的一致性。基于多年的场地定标结果发现：可采用二次多项式拟合定标系数的时间变化,进而实现逐天的定标更新;波长<0.6 μm的波段衰变较大,波段8(0.41 μm)入轨第一年的衰变率约为14%;在轨初期衰变最大,一年后趋缓,两年后部分波长>0.6 μm的波段出现响应增加现象。     

含铱配合物的聚对苯类电磷光聚合物

通过Suzuki聚合法合成了以聚对苯为主链的含铱配合物的电磷光共轭聚合物。部分苯环单元被β-二酮结尾的烷氧基链取代,进而与2-苯基吡啶配位形成悬垂的铱配合物侧链。宽带隙的聚对苯主链使主体与客体的能级匹配,从而有利于能量的转移。铱配合物通过长β-二酮结尾的烷氧基链悬挂在聚对苯的侧链上提高了聚合物的溶解性,有利于器件的制作。另外,由于连在氧原子上的β-二酮具有较大的旋转自由度,增大了β-二酮的反应活性有利于配位反应的进行。聚合物的EL光谱只显示客体铱配合物的发射,主体的发射已被完全猝灭。这表明聚合物主体和铱配合物客体之间发生了有效的能量转移。PPPIrPPy2聚合物发光器件的EL光谱发光波长为525nm,最大外量子效率为2.6%。     

不同成分比例CIGS薄膜及太阳电池的快速退火

研究了110~180 ℃(2 min)下的快速热退火对Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜特性及CIGS太阳电池性能的影响.结果表明:对于不同成分比例的CIGS(正常、富Cu、高Ga)电池来说,150 ℃,2 min的快速退火最利于电池性能及二极管特性的增加.其中,退火对富Cu电池的开路电压Voc改善最大,这是因为快速热退火对消除部分CIGS薄膜中的CuSex有积极作用,从薄膜的电阻率有少量提高,器件的短路电流Jsc有少量下降可以得到验证;而对于高Ga电池来说,填充因子FF的改善最大,这是因为高Ga样品的缺陷较多,退火会消除薄膜内部的部分缺陷,从而薄膜的迁移率及Jsc都有所提高,使得FF有较大的增加.     

Grazing‐incidence small‐angle X‐ray scattering from Ge nanodots self‐organized on Si(001) examined with soft X‐rays

Grazing‐incidence small‐angle X‐ray scattering (GISAXS) measurements with soft X‐rays have been applied to Ge nanodots capped with a Si layer. Spatially anisotropic distribution of nanodots resulted in strongly asymmetric GISAXS patterns in the q_y direction in the soft X‐ray region, which have not been observed with conventional hard X‐rays. However, such apparent differences were explained by performing a GISAXS intensity calculation on the Ewald sphere, i.e. taking the curvature of Ewald sphere into account.     

Effect of plasticizer on electrical conductivity and cell parameters of (PVC+KBrO<Subscript>3</Subscript>) polymer electrolyte system

The effect of a plasticizer dimethyl formamide (DMF) on the properties of a potassium ion conducting electrolyte based on polyvinyl chloride (PVC) complexed with potassium bromate (KBrO₃) prepared using solution-cast technique was investigated. Various experimental techniques, such as electrical conductivity (composition and temperature dependence) and transport number measurements, were used to characterize these polymer electrolyte films. It was found that the addition of plasticizer (DMF) significantly improved the ionic conductivity. Transport number for K⁺ ion ranged from 0.95 to 0.97 depending on the composition and temperature. Electrochemical cells of configuration K/PVC+KBrO₃/(I₂+C+electrolyte) and K/PVC+KBrO₃+plasticizer/(I₂+C+electrolyte) were fabricated. The discharge characteristics of the cells were studied under a constant load of 100 kΩ. The open-circuit voltage, short-circuit current, and discharge time for the plateau region were measured. The PVC+KBrO₃ polymer electrolyte system with added plasticizer showed an increased discharge time with respect to pure PVC+KBrO₃ electrolyte system. The features of complexation of the electrolytes were studied by X-ray diffraction.