硅基薄膜叠层太阳能电池中间层的光学设计与计算

叠层结构是提高硅基薄膜电池效率和稳定性的有效方法,然而子电池电流不匹配使其效率的提升受到限制。为了提高叠层电池的子电池电流匹配度,需选择合适的中间层材料。通过硅基薄膜叠层电池的中间层的光学设计和理论计算,获得了材料折射率与厚度的匹配关系:中间层材料折射率n选取范围为1.59~3.1,中间层厚度d的制备范围为125/n~175/n nm,最佳厚度d为150/n nm。最优中间层材料的折射率和厚度应为:n约为1.59,d约为94.3nm,采用这一条件可最大限度地提高硅基薄膜叠层电池的子电池电流匹配度。从叠层电池中间层的光学特性方面入手为实验研究提供了设计指导。     

不同氧气含量下镍铬系平板集热器选择性吸收薄膜的制备和性能表征

采用双极脉冲磁控溅射系统,在不同氧气含量的氩氧混合气体中制备了单层镍-铬金属-电介质复合光谱选择性吸收薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、激光共焦显微拉曼光谱仪、椭偏仪和紫外-可见-近红外分光光度计分别对薄膜的物相结构和光学特性进行了表征。结果表明:实验获得了由金属镍和镍、铬的氧化物(NiO、Cr2O3)组成的复合膜,薄膜对300~1 200 nm波段的太阳光有较强的吸收,而对波长大于1 200 nm的太阳光则吸收较弱,具有良好的光谱选择性,可用作高效太阳光谱选择性吸收涂层。     

铝诱导非晶硅薄膜晶化动力学研究

为探讨其晶化过程及动力学机理,本文采用磁控溅射技术制备Al/Si薄膜,并利用快速光热退火制备微晶硅.通过采用不同的衬底温度及对铝膜进行退火处理,探究其晶化动力学过程.利用拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征.结果表明:退火及衬底加热均能在界面形成非共融的硅铝化合物;延长退火时间能使Al/Si界面充分扩散,达到成核条件.较大的铝晶粒及其择优取向,能有效改善铝诱导晶化效果.     

顶发射白光OLED微型显示器的蓝光掺杂特性研究

白光OLED微型显示器在信息显示领域具有重要的应用。采用真空镀膜系统,依次蒸镀Ag/ITO复合薄膜作为阳极结构,共蒸制备Mg∶Ag复合膜作为半透明阴极结构,NPB作为空穴传输材料和黄光主体材料,rubrene作为黄光掺杂料,AND作为蓝光主体料,DSA-Ph作为蓝光掺杂料,Alq3作为电子传输材料,以结构和工艺简化的蓝、黄光互补色来实现白光,通过共蒸发形式制备了结构为Ag/ITO/NPB/NPB∶rubrene（1.5%）/ADN∶DSA-Ph（x%/x=2,5,8）/Alq3/Mg∶Ag的白光OLED微型显示器,利用由Photo Research PR655光谱仪、Keithley 2400程控电源组成的光谱测试系统对器件的光电性能进行表征,研究了蓝光掺杂比对白光OLED微型显器性能的影响。结果表明,随着蓝光掺杂比的增加,白光OLED微型显示器的亮度先增加后降低,蓝光、黄光峰位有所偏移,色坐标发生一定的漂移,蓝光色纯度增加,可通过调控发光材料掺杂比实现白光OLED微型显示器性能的可控制备。初步优化获得的蓝、黄混合白光OLED微型显示器的器件,当驱动电压为5.0 V时,器件亮度达到3 679 cd·m-2,CIE坐标为（0.263,0.355）。     

镱银阴极对顶发射白光OLED器件光电性能的影响研究

研制了以镱银合金为透明阴极的顶发射白光OLED器件。采用ITO/NPB: LiQ（5%）（10 nm）/TCTA（20 nm）/FIrpic+3.5% Ir(ppy)₃+0.5%Ir(MDQ)₂(acac)（25 nm）/TPBI（10 nm）/LiF（5 nm）/Yb: Ag (X%)（X nm）器件结构,在相同镱银比例下,蒸镀不同厚度的镱银合金阴极制备了新型顶发射白光OLED器件,获得了优化的镱银合金厚度为12 nm;固定镱银阴极厚度,蒸镀不同比例的镱银合金阴极制备了新型顶发射白光OLED器件,探究不同比例的镱银合金对有机电致发光器件的影响。结果表明,当镱银电极的掺杂比例为10:1时,器件的性能最佳,在20 mA/cm2电流密度下,器件的驱动电压为2.3 V,亮度为1406 cd/m2,色坐标为(0.3407, 0.3922)。     

磁控共溅射法沉积的硅量子点SiN_x薄膜的光谱特性

采用双极脉冲和射频磁控共溅射沉积法在不同温度的Si(100)衬底和石英衬底上制备了富硅SiNx薄膜。在氮气氛中,于1 050℃下采用快速光热退火热处理,获得了包含硅量子点的SiNx薄膜。采用Fourier变换红外光谱、Raman光谱、掠入射X射线衍射和光致发光光谱对退火后的薄膜样品进行了表征。结果显示:Fourier变换红外光谱中出现了富硅Si—N键,表明薄膜为富硅SiNx薄膜;当衬底温度不低于200℃时,薄膜样品的拉曼光谱中出现了硅纳米晶的Si—Si振动横光学模,掠入射X射线衍射中出现了明显的Si(111)和Si(311)的衍射峰,证实了硅量子点的形成;发现存在一最佳衬底温度(300℃),该条件下获得的硅量子点的数量和晶化率最高;衬底温度为300和400℃的样品的光致发光光谱中均有3个可见荧光峰,结合拉曼光谱结果,用纳米晶硅的量子限域效应和辐射复合缺陷态对荧光峰进行了合理解释;由光致发光光谱计算出的衬底温度为300和400℃的样品的硅量子点平均尺寸分别为3.5和3.4nm。这些结果有助于优化含硅量子点的SiNx薄膜的制备参数,在硅基光电子器件的应用方面有重要意义。     

氧氩比及基底温度对脉冲磁控溅射Cu2O薄膜结构和光学性能的影响

利用脉冲磁控溅射制备技术,采用单质金属铜靶作为溅射靶,在氧气(O2)和氩气(Ar)的混合气氛下在石英玻璃基底上制备Cu2O薄膜,研究了O2和Ar流量比(O2/Ar)及基底湿度对沉积的Cu2O薄膜结构、表面形貌及光学性能的影响.结果表明:在O2/Ar为30∶80的气氛条件下,基底温度在室温(RT)和100℃时均可获得单相的Cu2O＜ 111＞薄膜;薄膜表面致密、颗粒呈球状,粗糙度的均方根(RMS)值随基底温度增加而增大;薄膜的光谱吸收范围为300～ 650 nm,紫外区吸收较强,可见光区吸收强度较弱,吸收强度随基底温度的增加而增强,光学带隙(Eg)随基底温度的增加而减小.     

RF磁控溅射制备N掺杂Cu2O薄膜及光学特性研究

利用射频(RF)磁控溅射沉积技术,采用Cu2O陶瓷靶作为溅射靶,在N2和Ar气的混合气氛下制备了Cu2O薄膜。通过改变衬底温度和N2流量,研究了RF磁控溅射沉积法对Cu2O薄膜的生长行为、物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,衬底温度为300℃时,低N2流量(12sccm)下沉积的薄膜结构为Cu2O和CuO的混合相,N2流量增大至12sccm时薄膜结构转变为单相的Cu2O;不同N2流量下制备的薄膜均呈现三维的结核生长模式,其表面粗糙度的均方根(RMS)值依赖于N2流量,低N2流量下薄膜表面粗糙度的RMS值随N2流量的增大而增大,高N2流量下,RMS值随N2流量的增大而减小,并在一定N2流量范围内趋于稳定;不同N2流量下制备的薄膜均在475nm附近出现发光峰,峰的相对强度随N2流量的增加而减弱,峰位随N2流量的增加出现蓝移,薄膜的光学带隙Eg约为(2.61±0.03)eV。     

不同氧气含量下镍铬系平板集热器选择性吸收薄膜的制备和性能表征

采用双极脉冲磁控溅射系统,在不同氧气含量的氩氧混合气体中制备了单层镍-铬金属-电介质复合光谱选择性吸收薄膜。采用X射线衍射仪（XRD）、激光共焦显微拉曼光谱仪、椭偏仪和紫外-可见-近红外分光光度计分别对薄膜的物相结构和光学特性进行了表征。结果表明：实验获得了由金属镍和镍、铬的氧化物（NiO、Cr₂O₃）组成的复合膜,薄膜对300~1 200 nm波段的太阳光有较强的吸收,而对波长大于1 200 nm的太阳光则吸收较弱,具有良好的光谱选择性,可用作高效太阳光谱选择性吸收涂层。