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).     

电势诱导衰退和湿热衰退P-PERC太阳能电池的修复与增效

针对P型钝化发射极背面接触(PERC)太阳能电池在服役期间受到电势衰退和湿热诱导衰退影响而引起光电转换效率降低的问题,本文通过光电注入和热退火工艺对已衰退电池进行修复并研究其增效机制。实验结果表明:在光照强度为3倍标准太阳光、电注入电流为10 A、退火温度为150 ℃、工艺50 min实验条件下,对180片已衰退电池进行修复实验,其中94.32%的已衰退电池的光电转换效率得到修复,实验后电池光电转换效率平均提升8.96%。光致发光光谱和量子效率分析表明,光电注入和热退火工艺可有效减少电池因电势诱导衰退和湿热衰退形成的内部缺陷和背表面缺陷,提升衰退电池片的光电转换效率。     

多元素协同掺杂对氢氧化镍正极高温性能的影响

选取Co、Zn、Ca、Mg、Cu和Mn元素与Ni元素以一定化学计量比共沉积,并对其进行修饰或掺杂,制备出新型氢氧化镍正极材料.采用恒电流充放电技术测试其在不同温度不同倍率下的充放电性能,并测试了样品的粒径和振实密度.研究结果表明:粒径尺寸分布适中,振实密度较高;通过多元素协同掺杂,可显著提高析氧电位,抑制析氧副反应的发生.多元素之间的协同掺杂是改善氢氧化镍正极材料高温大电流充放电性能的有效途径.     

温度及搅拌速度对纳米氢氧化镍性能的影响

采用化学沉淀法制备出片状和棒状混合的纳米β-Ni(OH)2.将纳米粉体以8;比例掺入到球镍中制成复合电极,研究了反应温度和搅拌速度对纳米粉体结构、形貌及其复合电极电化学性能的影响.结果表明:反应温度升高,纳米颗粒粒径增大;搅拌速度提高,粒径减小;复合电极的放电比容量随反应温度和搅拌速度提高先增大后减小,当反应温度为50 ℃、搅拌速度为500 r/min时,相应的复合电极放电比容量最大,达到了263.3 mAh/g,比纯球镍电极放电比容量(239.4 mAh/g)提高了约10;.研究还显示,复合电极的放电比容量与其粉体的压实密度有直接关系,其放电比容量和放电平台均高于纯球镍电极.     

背电极面积优化对非晶硅太阳能电池的影响

光伏发电技术中,非晶硅薄膜太阳能电池由于其高透光性、弱光发电、价格低廉等优势被广泛使用.在工业化量产中通过背电极面积优化以提高非晶硅薄膜太阳能电池发电效率等性能的研究还未见报道.本文以蓬安金石光电科技有限公司的5020-9型电池为研究对象,探讨了在PECVD镀膜工艺和背电极丝网印刷方式下背电极设计对非晶硅太阳能电池性能的影响.结果 表明,在限定外形尺寸为50 mm×20 mm且必须为9结(PIN结)串联的条件下,背电极优化后的电池表现出较好的光电转化性能,其短路电流、开路电压、最大功率、填充因子平均值分别为7.13 mA、7.04 V、12.41 mW、25.36;.相比于原设计方案,短路电流在原基础上提高约47;,良品率提高约58;.本文还指出集成型电池背电极设计的基本原则:尽量保证各单结背电极面积相等,以提高整体电流匹配程度;优化激光蚀刻线相对位置提高活性区面积.     

基于AFORS-HET的单层MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)异质结太阳能电池模拟

设计了单层MoS2 (n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)异质结太阳能电池结构,采用AFORS-HET模拟软件模拟了背场层的带隙、掺杂浓度和缺陷密度等参数对开路电压、短路电流、填充因子和转化效率的影响.结果 显示,背场层带隙在1.5 ～1.7 eV之间,背场层的掺杂浓度大于1×1018 cm-3时,该结构的太阳能电池有比较稳定的表现.缺陷密度增加时,太阳能电池效率随着缺陷密度的对数线性减小,当控制缺陷密度在1011 cm-3以下时,可以获得大于24.10;的转化效率,缺陷密度为109 cm-3时,可以获得最高29.08;的转换效率.最后研究了背场层对该结构太阳能电池的作用,结果显示有效控制缺陷密度时,背场层的添加对电池效率的提升很明显.     

n型IBC太阳电池选择性发射极工艺研究

为提升n型叉指背接触(IBC)太阳电池的光电转换效率,采用丝网印刷硼浆和高温扩散的方式形成选择性发射极结构,研究了硼扩散和硼浆印刷工艺对电池发射极钝化性能和接触性能的影响。实验结果表明,在硼扩散沉积时间和退火时间一定的条件下,硼扩散通源(BBr₃)流量为100 mL/min,沉积温度为830 ℃,退火温度为920 ℃时,发射极轻掺杂(p⁺)区域的隐开路电压达到710 mV,暗饱和电流密度为12.2 fA/cm²。发射极局部印刷硼浆湿重为220 mg时,经过高温硼扩散退火,重掺杂(p⁺⁺)区域的隐开路电压保持在683 mV左右,该区域方块电阻仅46 Ω/□,金属接触电阻为2.3 mΩ·cm². 采用该工艺方案制备的IBC电池最高光电转换效率达到24.40%,平均光电转换效率达到24.32%,相比现有IBC电池转换效率提升了0.28个百分点。     

六方相Cu2ZnSnS4量子点在钙钛矿太阳能电池中作为空穴传输层性能研究

采用热注入方法成功合成了六方纤锌矿结构Cu2ZnSnS4(CZTS)量子点,并使用XRD和TEM对其晶体结构表征,采用UV-vis光谱测量不同尺寸CZTS量子点的光学禁带宽度.发现基于具有1.81 eV带隙的6.7 nm CZTS量子点组装钙钛矿太阳能电池光电转换效率达到6.5;,与基于spiro-MeOTAD的器件相当(8.0;).量子转换效率图谱显示在波长680 nm处量子转换效应有明显提升,提高了器件的短路电流和光电转换效率.本研究结果为组装简单廉价的钙钛矿太阳能电池提供新方向.     

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.     

ZnWO4的制备及在染料敏化太阳能电池中的光电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了ZnWO4粉体,研究了其在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的光电性能.使用XRD和SEM对粉体的结构和形貌进行表征,讨论了煅烧温度对ZnWO4在DSSCs中的光电性能影响.结果表明,随着煅烧温度升高,结晶趋于完整;煅烧温度对ZnWO4粉体颗粒的粒径,形貌和光电性能都有较大的影响;煅烧温度为600℃时制备的ZnWO4组装的DSSCs光电性能比较好,开路电压(Voc),短路电流(Isc)和转换效率(η)分别为481mV,0.114 mA/cm2和0.21;.     

成膜剂对染料敏化太阳电池性能的影响

通过刮涂法将P25粉的乙醇体系配制的TiO_2浆料制备成光阳极中的TiO_2薄膜,在TiO_2浆料中分别加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙基纤维素(M70),作对比实验,研究发现加入PVP制备的TiO_2薄膜的宏观和微观结构都得到了明显的改善,其影响了TiO_2薄膜的孔隙率、比表面积和染料的吸附量,显著改善了染料敏化太阳电池性能,短路电流由5.59 mA/cm~2增到11.31 mA/cm~2,电池效率由2.70;增到5.31;(AM1.5).     

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,为继续提升钙钛矿太阳能电池性能提供参考。     

钝化剂乙酰水杨酸对钙钛矿太阳能电池性能影响的研究

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其优异的光电性能和低廉的制备成本,成为目前光伏领域内的研究热点。然而,钙钛矿薄膜表面和晶界处存在大量缺陷,这易于导致载流子非辐射复合,并进而影响太阳能电池的光电转换效率。本工作通过在两步法制备钙钛矿的铅盐前驱液中引入钝化剂乙酰水杨酸(acetylsalicylic acid, ASA),利用吸收/光致发光光谱、扫描电镜和电学测试等技术手段研究了ASA分子对钙钛矿薄膜质量与器件性能的影响。结果表明:适量的ASA分子可以通过路易斯酸碱相互作用增大钙钛矿晶粒尺寸,并有效降低钙钛矿薄膜的缺陷密度;当ASA的浓度为2.5 mmol/L时,所制得的钙钛矿电池取得了19.83%的最高光电转换效率,明显高于对照器件的转换效率(17.47%)。本工作首次报道了ASA对钙钛矿薄膜缺陷的良好钝化效果,并为提高钙钛矿太阳能电池性能提供了一种简单有效的制备方法。     

Controlling the quality of nanocrystalline silicon made by hot-wire chemical vapor deposition by using a reverse H2 profiling technique

Hydrogen profiling, i.e., decreasing the H₂ dilution during deposition, is a well-known technique to maintain a proper crystalline ratio of the nanocrystalline (nc-Si:H) absorber layers of plasma-enhanced chemical vapor-deposited (PECVD) thin film solar cells. With this technique a large increase in the energy conversion efficiency is obtained. Compared to PECVD, the unique characteristics of hot-wire CVD (HWCVD), such as the catalytic reactions, the absence of ion bombardment, the substrate heating by the filaments and filament aging effects, necessitate a different strategy for material and device optimization. We report in this paper the results of using a reverse H₂ profiling technique, i.e., increasing the H₂ dilution of silane instead of decreasing it, to improve the quality of HWCVD intrinsic nc-Si:H and the performance of this material in single junction n-i-p cells. Thus far, the efficiency of nc-Si:H n-i-p cells made on a stainless steel substrate with an Ag/ZnO textured back reflector has been improved to 8.5%, and the efficiency of triple junction solar cells with a structure of proto-Si:H(HWCVD) top cell/proto-SiGe:H (PECVD) middle cell/nc-Si:H (HWCVD, with reverse H₂ profiling) bottom cell has reached 10.9%. These efficiency values show the viability of n-i-p cells comprising HWCVD nanocrystalline i-layers.     

绒面ZnO/Si异质结太阳能电池的初步研究

以p型单晶硅<100>作为衬底材料,通过化学腐蚀法得到硅绒面表面结构,采用喷雾热解法沉积掺Al的ZnO薄膜于绒面硅上,结合微电子光刻、磁控溅射和真空蒸镀等工艺制作上、下表面电极,于400 ℃氮气氛围下快速退火合金,得到Ag/Ti/n-ZnO/p-Si/Al异质结太阳能电池.对电池样品进行了原子力显微镜、霍尔效应测试、X射线衍射谱、电流电压特性等分析.得到电池最佳性能为:开路电压V_(oc)=355 mV,短路电流I_(sc)=36 mA,填充因子FF=0.41,电池效率达到5.2;.绒面异质结构有效降低了电池表面的光反射,相对增加了p-n结的有效面积,电池效率得到一定程度的提高.ZnO与Si界面之间SiO_2层的存在是目前影响电池效率的主要因素.     

纳米球和核壳纳米球对有机太阳能电池光吸收增强效果的研究

研究了SiO2纳米球、Ag纳米球、SiO2@Ag核壳纳米球、Ag@SiO2核壳纳米球结构分别掺杂到有机太阳能电池的活性层中对器件活性层的光捕获能力增强作用.结果显示:相较于等效的平板结构,掺杂SiO2介质球使活性层光吸收提高了9.95;;Ag金属球则带来11.0;光吸收增强.表明在有机太阳能电池中的活性层中掺杂参数优化的金属球和介质球都能够带来活性层光吸收增强.另外,对活性层中掺杂核壳纳米球结构的研究表明:掺杂SiO2@Ag核壳纳米球的活性层光吸收随着包覆层厚度的增加而增加,当Ag壳厚度为16 nm时,增强效果与掺杂最优的介质球的效果接近,而且两者增强谱也基本相同;掺杂Ag@SiO2核壳纳米球结构中活性层光吸收随着介质包覆层厚度增加而减弱,当包覆层厚度为1 nm时,吸收效果与金属球相当,且吸收谱也是基本相同.通过在有机太阳能电池活性层中掺杂介质球、金属球以及核壳纳米球所带来的活性层光吸收增强效果的研究,为选择掺杂纳米球和核/壳纳米球来提高光捕获能力提供了指导.     

单层n型MoS2/p型c-Si异质结太阳电池数值模拟

单层二硫化钼(MoS₂)是一种具有优异光电性能的半导体材料,在太阳能能量转换中表现出很大的应用潜力。本文基于AMPS模拟软件,对单层n型MoS₂/p型c-Si异质结太阳电池进行了数值模拟与分析。通过模拟优化,n型MoS₂的电子亲和能为3.75 eV、掺杂浓度为10¹⁸ cm^-3,p型c-Si的掺杂浓度为10¹⁷ cm^-3时,太阳电池能够取得最高22.1%的转换效率。最后模拟了n型MoS₂/p型c-Si异质结界面处的界面态对太阳电池性能的影响,发现界面态密度超过10¹¹ cm^-2·eV^-1时会严重影响太阳电池的光伏性能。     

硅烷浓度对微晶硅太阳电池的影响

采用甚高频等离子化学气相沉积技术(VHF-PECVD)制备了系列p-i-n型微晶硅太阳电池,研究了电池有源层硅烷浓度的变化对电池性能的影响.结果发现:随着硅烷浓度的提高电池的短路电流密度先提高然后降低,转换效率与之有相同的变化趋势,而开路电压随硅烷浓度的提高而增加,这些变化来源于有源层材料结构的改变.电池的填充因子几乎不受硅烷浓度的影响,但受前电极的影响很大.不同系列电池转化效率的最高点虽然处于非晶到微晶的过渡区,但对应电池的晶化率不同.另外,研究结果也给出非晶/微晶过渡区随着辉光功率的提高和沉积气压的降低向高硅烷浓度方向转移.     

柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展

柔性钙钛矿太阳能电池因质轻、价廉的优点,有望实现大规模卷对卷应用生产和制成可穿戴移动式电源的目标,因而在有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池研究领域占据着重要地位.目前该类电池的最高光电转换效率已超过16;.本文综述了近年以不同柔性基底材料制备的钙钛矿电池的研究进展,详细阐述了不同条件制备的电池各功能层及基底柔韧性对电池性能的影响,并探讨了未来柔性电池产业化面临的关键性问题,最后展望了柔性钙钛矿电池的发展趋势.     

Comparison of optical properties of periodic photonic–plasmonic and randomly textured back reflectors for nc-Si solar cells

Light trapping is essential to harvest long-wavelength red and near-infrared photons in thin film silicon solar cells. Light trapping in p-i-n thin film cells is commonly achieved with back-reflectors, and in n-i-p cells with textured front transparent conductors. We systematically compare the optical properties and performance of randomly roughened back reflectors with periodic plasmonic-photonic back-reflectors in p-i-n solar cells. The randomly textured back reflectors were prepared to have very high diffuse reflectance comparable to the state of the art. The periodic back reflectors of tapered nano-pillars/bumps show enhanced quantum efficiency and optical absorption over randomly structured back reflectors using the same solar cell architecture in nc-Si solar cells. The strong diffraction and light concentration in periodic back reflectors may be more beneficial than the light scattering offered by randomly textured back reflectors.