铜锌锡硫硒薄膜太阳电池研究进展

低成本薄膜太阳电池在光伏领域有着很大的发展空间和应用前景,铜锌锡硫硒(Cu₂ZnSn(S,Se)₄,CZTSSe)薄膜太阳电池具有组成元素丰富、无毒、光吸收系数高、光学带隙合适、理论光电转换效率高和稳定性好等优点,是一种具有大规模应用潜力的新型薄膜太阳电池。本文将对铜锌锡硫硒薄膜太阳电池的发展、制备方法和研究现状进行介绍,并对报道过的铜锌锡硫硒薄膜太阳电池进行对比分析,概括目前铜锌锡硫硒薄膜太阳电池的成果及现状,最后阐明目前铜锌锡硫硒薄膜太阳电池所存在的问题并对其未来进行展望。     

铜锌锡硫正极全固态薄膜锂离子电池的研究

采用铜锌锡硫(CZTS)四元硫化物材料作为全固态薄膜锂离子电池(TFLB)的正极功能层.通过磁控溅射及硫化工艺制备了CZTS多晶薄膜,并经过组分调控及硫化工艺控制等方案,提高了CZTS正极薄膜的电子导电性.此外,通过引入疏松的微观结构,抑制了由充放电过程中的体积膨胀所导致的容量衰减,提升了TFLB循环性能.所制得的TFLB结构为玻璃/Mo/CZTS/LiPON/Li,首圈放电容量高达200μAh·cm-2 ·μm-1(482 mAh ·g-1),放电平台约为1.1V.     

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;.     

不同镉源制备铜锌锡硫电池缓冲层的研究

目前制备CZTS薄膜太阳电池的缓冲层绝大多数采用硫酸镉作为镉源.本文将主要介绍用醋酸镉((Ch3COO)2Cd)、氯化镉(CdCl2)和硝酸镉(Cd(NO3)2)和硫酸镉(CdSO4)四种不同的镉源制备硫化镉薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见分光光度计对硫化镉薄膜的结构、表面形貌和光学性能进行分析研究.分析结果表明以硝酸镉为镉源制备的硫化镉薄膜最适合作为缓冲层使用.将不同镉源制备的硫化镉薄膜作为CZTS薄膜电池的缓冲层,制备出的电池效率分别为:1.83;((Ch3COO)2Cd)、2.89;(CdCl2)、3.4;(Cd(NO3)2)、3.19;(CdSO4).     

硫化温度-时间曲线对铜锌锡硫薄膜性能的影响

采用溅射法制备含硫预制层,硫化时采用不同的升温速率对经过合金处理的含硫预制层进行退火硫化.通过表征薄膜的表面粗糙度,致密性,均匀性来研究硫化时升温速率对薄膜表面形貌的影响.结果表明当升温速率变慢时,薄膜中的CZTS颗粒逐渐增大,虽然较大的颗粒能减少单位面积内的晶界,但是薄膜的表面粗糙度却随颗粒尺寸的增大而逐渐下降.通过对薄膜的元素组分、晶体结构、相成分进行了检测,确定出薄膜的成分为贫铜富锌的单相锌黄锡矿.再通过测量相应的没有Mo层的CZTS薄膜样品的光电特性来间接的反映拥有Mo层的CZTS薄膜的光电特性.最终制备出结构为SLG/Mo/CZTS/CdS/i-ZnO/AZO/Ni/Al-grid的CZTS薄膜太阳电池,其中转换效率最高的电池为3.60;.     

纳米薄膜太阳能电池转化效率达8.1%

据美国物理学家组织网2月15日(北京时间)报道,澳大利亚斯威本科技大学和中国尚德电力控股公司的科学家们表示,他们已研制出最高效的宽波段纳米等离子薄膜太阳能电池,其光电转化效率为8.1%,     

硅基薄膜太阳能电池发展研究及出路

薄膜太阳能电池是缓解环境危机和能源危机一条崭新的道路。本文综述了薄膜太阳电池的优缺点。主要介绍了非晶硅太阳能薄膜电池、多晶硅太阳能薄膜电池和微晶硅太阳能薄膜电池的国内外发展现状,并从材料、光电转换性能、制备工艺、价格成本等方面进行了比较和总结。提出了硅基太阳能薄膜电池未来的研究方向和市场前景。     

采用超薄的GaAs光子晶体吸收层提高太阳能电池的吸收效率

本文提出了一种超薄的GaAs光子晶体吸收层结构.吸收层厚度只有0.2μm,太阳能电池的总厚度只有0.35μm.计算结果表明:当晶格常数T=0.46μm、上表面边长r=0.05μm、下表面边长R=0.1μm、高度为0.2μm时,吸收层的吸收效率较高.在300～700 nm波长范围内,该薄膜太阳能电池的吸收效率比吸收层不含光子晶体的电池提高了61.80;.所设计的薄膜电池结构在波长为300～700 nm、入射角为0°～70°范围内的吸收效率均在60;以上,满足太阳电池对宽频谱、广角度光吸收的要求.     

新型二维铜族硫族化合物的研究进展

二维材料因其纳米级尺寸、超凡的电子特性、出色的机械性能等,被视为下一代信息器件的理想材料。随着外延生长等自下而上制备方法以及材料计算方法的发展和提高,越来越多的体相非层状的二维材料被制备和发现。近年来在信息器件等领域具有应用潜力的体相非层状的二维铜族(11族)硫族化合物得到广泛关注,铜族元素位于化学元素周期表中的11族,主要包括铜、银和金等元素。本文综述了二维铜族硫族化合物的研究进展,以化学计量比为主线,将二维铜族硫族化合物分为MX单层(M=Cu,Ag,Au;X=O,S,Se,Te)、M₂X单层以及其他化学计量比的铜族硫族化合物单层。从实验合成和理论模拟两个角度出发,对二维铜族硫族化合物原子结构、能带结构、电学特性等进行介绍。从现有的报道来看,体相非层状的新型二维铜族硫族化合物不仅包含半导体、金属等电子性质,还表现出拓扑、磁性等丰富的新奇物性,是一类值得关注的新型二维功能材料。     

电工所制备出转化效率达14.4%的CdTe薄膜太阳能电池

<正>日前,中国科学院电工研究所化合物薄膜太阳电池研究组在CdTe多晶薄膜电池上取得新进展,该团队在普通廉价玻璃上制备出了厚度仅为2μm的CdTe多晶薄膜,经中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心认证,其转化效率达到14.4%,距2012年报道的12.78%转化效率又上了一个台阶。CdTe为直接带隙半导体,室温带隙宽度为1.45 eV,带隙值与太阳光谱非常匹配。CdTe吸收系数大于     

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;.     

不同硫化温度对Cu2ZnSnS4薄膜质量及太阳能电池性能的影响

采用ZnS-Sn-CuS作为靶材,利用磁控溅射技术制备了Cu2ZnSnS4 (CZST)薄膜材料及太阳电池,重点研究了不同硫化温度对CZTS薄膜质量及太阳电池性能的影响.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微拉曼光谱仪(Raman)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分别表征了不同硫化温度下制备的CZTS薄膜的晶相结构、表面形貌、化学组分、相的纯度和光学性能.结果表明:在580℃下所制备的CZTS薄膜光滑致密、结晶质量好,同时化学组分属于贫铜富锌,而且无其他二次相,禁带宽度约为1.5 eV.符合高效率太阳电池吸收层的要求.将CZTS吸收层按照SLG/Mo/CZTS/CdS/i-ZnO/ITO/ Al的结构制备成面积为0.12 cm2的电池并进行Ⅰ-Ⅴ测试.测试结果表明,在580℃硫化后制备的CZTS薄膜太阳电池具有最高的转换效率为3.59;.     

预制层中Zn和ZnS对CZTS薄膜太阳电池的影响

采用磁控溅射后硫化的方法制备Cu2 ZnSnS4 (CZTS)薄膜,分别用Zn和ZnS作为锌源,在镀钼的钠钙玻璃衬底上以Zn(或ZnS)/Sn/Cu的顺序制备出不同的CZTS薄膜预制层.首先对预制层进行低温合金,然后以硫粉作为硫源进行高温硫化,得到CZTS薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分别对所制备薄膜的晶体结构、表面形貌和薄膜组分进行分析表征;并用拉曼光谱表征了CZTS相的纯度.最后用CZTS薄膜制备了太阳电池,发现在预制层中以ZnS作为锌源得到的太阳电池有较高的性能参数,其开路电压:V =651 mV,短路电流密度:Jsc=11.4 mA/cm2,光电转换效率达到2.8;.     

美科学家研制出体光伏材料

<正>据物理学家组织网近日报道,美国科学家研制出了一种体光伏材料,用其制造的太阳能电池板成本低、效率高。40多年来,科学家们一直希望能研制出体光伏材料,其除了能利用紫外线的能量外,还能利用可见光和红外线的能量,新材料的问世终于让他们如愿以偿。新材料由宾夕法尼亚大学和德雷克赛尔大学的科学家携手研制而成,其有三大突出优势。首先,它制造出的太阳能电池板比目前占据市场主流的硅基太阳能电池板更薄。第二,其原材料比目前高端薄膜太阳能     

CIGS薄膜电池转换效率达23.2%

<正>美国CIGS薄膜开发商Stion日前称,启用可扩展工业生产,原型CIGS电池(20 cm×20 cm)日前实现23.2%的转换效率。该公司并未透露是否该组件结果已得到独立验证。Stion表示,其串联CIGS技术开发工作瞄准效率大于20%的薄膜组件的商业化。该公司表示,其期待在其加州圣何塞中试线上,将CIGS技术应用到效率为20%~22%的单片组件(65cmx165 cm)上。