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...     

基于掺杂二氧化硅包覆银纳米球的有机太阳能电池光吸收提高的研究

虽然介质包覆的金属纳米颗粒已经在试验中频繁应用到太阳能电池中,通过减少金属表面激子的猝灭和电荷的复合来提高电池性能.但是基本没有理论研究工作去解释金属颗粒的介质包覆层是如何影响器件的光学性能.本文从理论计算角度研究了二氧化硅包覆银纳米球掺杂在有机太阳能电池活性层中对活性层的光捕获的影响.研究结果表明在垂直入射的条件下,在350 nm到850 nm的波段内,加入包覆Ag纳米球的最优器件的活性层对标准太阳光谱(AM 1.5)积分后的光吸收率达到81.5;.与等效的平板结构相比,活性层的光吸收增强了9.54;.具体的场分布的分析得到光吸收增强原因主要是偶极共振、表面等离激元激发以及之间的相互耦合作用所致.经过对结构参数的研究,发现了介质包覆层越薄,增强效果越明显;包覆的介质层的折射率对光吸收性能的影响不是很明显.     

AAO纳米光栅结构参数对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响研究

以多孔氧化铝(AAO)为模板设计了一种新型的纳米光栅背反射结构.采用微波工作室(CST MWS)软件对该结构进行仿真,研究AAO模板的孔径大小、孔径深度和占空比对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响.仿真结果表明,以AAO为模板制备的新型背反射结构能够有效地延长光的传播路径,增加长波长光子的吸收.当孔径大小为157.2 nm,孔深为78.6 nm,占空比为0.5时,效果最佳.这与理论的计算结果相一致.     

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.     

染料敏化太阳能电池中花青素与β-胡萝卜素天然染料共敏化的研究

从高原格桑花和胡萝卜中提取天然染料花青素和β-胡萝卜素作为敏化剂,并组装染料敏化太阳能电池(DSC).研究了提取的天然染料的光吸收性能、主要成分和共敏化方式,讨论了花青素和β-胡萝卜素的共敏化形式、比例、浓度和时间对DSC光电性能的影响.研究发现,花青素和β-胡萝卜素混合敏化时表现出明显的共敏化作用,而分层敏化时则共敏效果不明显.当花青素含量逐渐降低时,共敏化电池的短路电流和光电转换效率表现出先增大后减小的趋势,且共敏化的最佳体积比为1∶1,同时发现共敏化时间比通常少很多,最佳敏化时间为15min.最佳共敏化条件下组装的DSC的短路电流密度为0.725 mA/cm2,光电转换效率为0.267;,相比于花青素和β-胡萝卜素单独敏化时组装的DSC,短路电流分别提高了60;和505;,光电转换效率分别提高了51;和480;,这主要得益于共敏化后拓宽的光谱吸收范围.     

晶硅太阳能电池背面银浆所用片状银粉的研究

为了确保晶硅太阳能电池在拥有较高光电转换效率的同时降低投入成本,本文研究了45wt;的低固相含量状态下不同粒径及振实密度的片状银粉对背面银浆性能的影响.将球形银粉经过不同时间的球磨得到不同粒径的片状银粉.用这四种银粉制成背面银浆并经过印刷烧结形成背电极,研究了粒径、振实密度对背电极烧结膜形态及电性能的影响.结果证明平均粒径为2.5 μm的片状银粉具有最高的振实密度,由其制备背电极的烧结膜最为致密,焊接强度达到8.5 N,硅太阳能电池的光电转换效率达到18.09;,可以满足目前背面银浆的商业使用需要.     

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.     

PbS/CdS纳米晶共敏化ZnO纳米线太阳能电池的性能研究

以Zn (Ac)2·2H2O为原料在强碱性条件下合成一维结构的ZnO纳米线,SEM结果表明合成的纳米线尺寸、形貌、长径比均一;并以油胺为单一溶剂采用热注射法制备了形貌、尺寸均匀的PbS纳米晶;构建PbS纳米晶敏化ZnO纳米线基太阳能电池,同时为了改善电池的光电转换效率并构建了PbS/CdS纳米晶共敏化电池,并测试了电池的光电流密度-光电压(J-v)曲线以及Nyquist曲线图,结果表明PbS/CdS纳米晶共敏化电池性能明显优于单纯的PbS纳米晶敏化ZnO纳米线太阳能电池.     

掺杂SrTiO3∶Sm3+的纳米TiO2光阳极的制备及其光电性能研究

采用水热法制备SrTiO3∶Sm3+纳米粉体,将其作为下转换剂掺杂于纳米TiO2光阳极.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和荧光光谱仪对SrTiO3∶Sm3+粉体进行表征,并探讨了SrTiO3∶Sm3+掺杂量对染料敏化纳米TiO2太阳能电池光电性能的影响.结果表明:合成的SrTiO3∶Sm3+纳米粉体具有下转换功能,将紫外光转换为592 nm处的黄光,拓宽了光谱响应范围;随着SrTiO3∶Sm3+掺杂量的增加,电池的短路电流密度显著增大,当其掺杂量为10wt;时,电池的暗电流密度最小,光电转换效率最大为4.38;,相对于纯TiO2效率提高了27;.     

ZnO/TiO2复合光阳极染料敏化太阳能电池的研究

采用醇热法制备ZnO纳米粉体,采用水热法制备TiO2纳米粉体,将不同质量分数的ZnO与TiO2混合制备浆料,采用刮涂法在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)上制备ZnO/TiO2纳米复合薄膜光阳极,与Pt对电极和电解质组装成染料敏化太阳能电池.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)对所制备的样品进行表征,通过光电性能测试和电化学阻抗谱测试,研究了添加不同质量分数的ZnO对电池性能的影响.结果表明:不添加ZnO纳米粉时,纯TiO2光阳极的电池光电转换效率为7.95;,而添加了2wt; ZnO的ZnO/TiO2复合光阳极电池的效率达到9.54;,比纯TiO2电池的效率提高了20;.     

超薄多晶硅的掺杂、钝化及光伏特性研究

本文对70 nm超薄多晶硅的掺杂工艺、钝化性能及光伏特性进行了研究。确定了70 nm超薄多晶硅的掺杂工艺,研究表明当离子注入剂量为3.2×10¹⁵ cm^-3,在855 ℃退火20 min时,70 nm超薄多晶硅的钝化性能可以达到与常规120 nm多晶硅相当的水平,且70 nm多晶硅的表面掺杂浓度达到5.6×10²⁰ atoms/cm³,远高于120 nm掺杂多晶硅的表面掺杂浓度(2.5×10²⁰ atoms/cm³)。基于70 nm超薄多晶硅厚度减薄和高表面浓度掺杂的特点,较低的寄生吸收和强场钝化效应使得在大尺寸(6英寸)直拉单晶硅片上加工的N型TOPCon太阳能电池的光电转换效率得到明显提升,主要电性能参数表现为:电流I_sc升高20 mA,串联电阻R_s降低,填充因子FF增加0.3%,光电转换效率升高0.13%。