CIGS/Si异质结太阳电池的数值模拟

利用软件wx AMPS模拟CIGS/Si异质结太电池的效率和不同工艺参数对电池性能的影响:前后端接触势垒分别为1.2 e V和0.21 e V,前(后)表面复合速率为1×10~7cm/s,选择功函数为5.4 e V的透明导电薄膜材料,p型CIGS的带隙和厚度为1.15 e V和3μm,并选择掺杂浓度为5×10~(16)cm~(-3)的n型硅片,最终模拟CIGS/Si异质结太阳电池的最佳效率为25.60%。希望该模拟数据为实际制备CIGS/Si异质结太电池作出正确的理论指导。     

a-Si:H(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的模拟优化

通过AFORS-HET软件模拟了TCO/a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i)/a-Si:H(n)/Ag结构的硅异质结电池中硅衬底电阻率、本征非晶硅薄膜厚度、发射极材料特性以及TCO功函数对电池性能的影响。结果表明:在其它参数不变的条件下,硅衬底电阻率越低,转换效率越高;发射极非晶硅薄膜厚度对短路电流有较大影响,发射极掺杂浓度低于7.0×10¹⁹cm^-3时,电池各项性能参数都极差;TCO薄膜功函数应大于5.2 eV,以保证载流子的输运收集。     

非晶硅对MoO_x/c-Si异质结太阳电池器件的影响

室温下电子束蒸发沉积氧化钼(MoO_x)薄膜呈非晶态,光学带隙约为3.6 eV,与单晶硅表面构成MoO_x/c-Si异质结并具有钝化作用,但明显低于i∶α-Si∶H钝化。ITO/MoO_x/i∶α-Si∶H/n∶c-Si/i∶α-Si∶H/n+∶α-Si∶H/Al太阳电池结构,既有晶硅前后表面钝化,又增加了背电场层,适当的MoO_x厚度可获得电池的最高效率(15.5%);若取消晶硅表面i∶a-Si∶H钝化,与HIT(heterojunction with intrinsic thinlayer)电池类似,硅的前表面复合增大,电池效率降为11.5%;若取消背表面i∶a-Si∶H钝化及背电场材料n~+∶a-Si∶H,电池效率急剧下降到8.3%,这表明背表面钝化及背电场,对MoO_x/c-Si异质结太阳电池特性具有更为重要的作用,对高效器件制备具有一定指导意义。     

CuPc-G-PAn/Perylenes异质结太阳电池性能研究

对聚苯胺材料进行染料接枝改性,将其用作异质结光伏电池的p型材料,制作出结构为导。电玻璃／酞菁铜接枝聚苯胺（p型）／Pei（n型）／Al）简写为ITO／CuPc-G-PAn(p型）／Pei（n型）／A1)的有机p-n异质结光伏电池。该电池在37．2W／m^2的碘钨灯照射下,开路电压Voc=802mV,短路电流I=41μＡ／cm^2,填充因子FF＝58％,能量转换效率大约为0．51％,它比聚苯胺及Pei肖特基电池大得多。通过测量其电流－电压J－V和电容－电压C－V特性,研究了其光伏效应及电学性能。J－V特性表明,二极管的曲线因子约为6．3,比1大得多;C－V特性表明,在CuPc-G-PAn／Pei界面处的耗尽层约为231nm,从p/n层的光吸收谱可知,光激活层在CuPc-G-PAn／Pei界面处,它们分别与ITO及铝形成欧姆接触,对在暗场及光照下电荷传输机理作了较详细的分析。     

碘三离子后处理对钙钛矿太阳电池的影响研究

采用碘三离子(I₃^-)作为提升钙钛矿太阳电池性能的界面修饰材料，对钙钛矿体相及上层空穴传输材料的接触界面进行修饰和改性，钝化光活性层上表面缺陷，以优化光电转换器件的转换效率。由反溶剂法和后处理的形式，制备平面异质结电池，运用该界面钝化策略改善后的器件效率达到18.9%，且电池的稳定性也得到增强，600 h后仅有5%的性能衰减。通过物相和光电性质等表征与测试，系统地研究电池的形貌及性能参数，探究不同浓度的I₃^-对器件性能的影响作用和机理。研究发现，该缺陷钝化策略对钙钛矿膜层进行处理后，能有效改善钙钛矿材料的结晶性，减少其表面陷阱态缺陷，降低钙钛矿与空穴传输层的载流子界面传输势垒，且I₃^-与钙钛矿能形成钝化层，起到隔绝水氧的作用，使其稳定性得到改善。     

非晶硅/晶体硅异质结太阳电池计算机模拟

运用AMPS程序模拟计算了p-型非晶硅/n-型晶体硅HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin layer)异质结太阳电池的光伏特性.通过对不同带边补偿情况下的计算结果同文献报道相比较,得出导带补偿小部分(0.18eV),价带补偿大部分(0.5eV)的基本结论.同时还证实,界面态是决定电池性能的关键因素,显著影响电池的开路电压(Voc)和填充因子(FF).最后计算了这种电池理想情况下(无界面态、有背面场、正背面反射率分别为0和1)的理论效率Eff=27%(AM1.5 100MW/cm2 0.40～1.10μm波段).     

基于BZO衬底的高效非晶硅及非晶/微晶硅叠层太阳电池

通过研究氢稀释对硼掺杂的硅氧材料特性的影响,制备出具有高纵向电导率(1.1×10~(-5)S/cm)、低横向电导率4.2×10~(-5)S/cm和宽带隙(2.52 eV)的p型纳米硅氧(p-nc-SiO_x:H)材料,将其作为非晶硅电池(a-Si:H)的窗口层,使短波响应得到明显提升。但由于宽带隙p-nc-SiO_x:H层的引入,使p/i界面能带失配,恶化了电池性能。因此研究p/i界面缓冲层带隙对电池性能的影响,发现提高缓冲层带隙,使电池的内建电场得到明显提升,从而提高电池的转换效率。将获得的具有高开路电压的a-Si:H电池作为顶电池应用到非晶/微晶硅叠层电池中,得到效率达12.99%的高效非晶/微晶硅叠层太阳电池。     

基于三角形光栅结构的薄膜晶硅/PEDOT：PSS异质结太阳电池的陷光设计

针对薄膜硅的光学管理问题,通过有限元方法求解麦克斯韦基本方程组,研究基于一维三角形光栅结构对电池的光吸收率、光电流密度(Jph)和电场强度分布的影响,设计并优化适合2μm硅/PEDOT:PSS系统的双面一维三角形光栅结构,有效提升薄膜硅的光学吸收,并能与PEDOT:PSS形成优异的异质结,基于此结构的薄膜硅/PEDOT:PSS异质结太阳电池的效率可超过15%,展现了高效柔性薄膜硅/PEDOT:PSS HSCs的可行性。     

晶硅异质结太阳电池nc-Si:H/nc-SiOx:H叠层窗口层研究

该研究制备高电导、高透明的磷掺杂氢化纳米晶硅氧(nc-Si O_x:H)薄膜,应用于晶硅异质结(SHJ)太阳电池的窗口层以替代传统的氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜。与以a-Si:H薄膜为窗口层的电池相比,短路电流密度提高0.5 m A/cm²,达到38.5 m A/cm²,填充因子为82.7%,光电转换效率为23.5%。实验发现,在nc-Si O_x:H薄膜沉积前对本征非晶硅层表面进行处理,沉积1 nm纳米晶硅(nc-Si:H)种子层,可改善nc-Si O_x:H薄膜的晶化率,降低薄膜中的非晶相含量。与单层nc-Si O_x:H窗口层的电池相比,nc-Si:H/nc-Si O_x:H叠层结构提高电池填充因子,达到83.4%,光电转换效率增加了0.3%,达到23.8%。     

GaInP/GaAs/InGaAs倒装三结太阳电池设计与优化

为获得带隙组合对太阳光谱有效的分割利用,基于细致平衡原理,结合p-n结形成机理,应用Matlab语言对GaInP(1.90eV)/GaAs/InGaAs倒装结构电池体系底电池带隙和各子电池厚度进行模拟优化。结果表明底电池带隙为1.0eV时,光电转换效率最高。通过对GaInP(1.90eV)/GaAs(1.42eV)/InGaAs(1.0eV)倒装结构三结太阳电池各结厚度进行优化,综合考虑材料成本及生产技术等因素,最佳厚度组合为1.35、2.83和3.19μm时,光电转换效率为44.4%,仅比最高转换效率低0.3%。     

N型单晶硅衬底上非晶硅/单晶硅异质结太阳电池计算机模拟

采用德国HMI研发的AFORS-HET软件模拟了N型衬底非晶硅,单晶硅异质结太阳电池的特性,结果表明随着发射层厚度的增加,短路电流下降,电池的短波响应变差.在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入不同的界面态密度(Dit).发现当Dit1012cm-2·eV-1时,电池的开路电压和填充因子均大幅减小,导致电池效率降低.当在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入本征非晶缓冲层后,电池性能明显改善,但是缓冲层厚度应控制在30nm以内.模拟的a-Si/i-a-Si:H/c-Si/i-a-Si:H/n a-Si双面异质结太阳电池的最高转换效率达到28.47%.     

硅基薄膜太阳电池(九)

三单结硅基薄膜太阳电池的结构和工作原理1硅基薄膜太阳电池结构在常规的单晶和多晶太阳电池中,通常用p-n结结构。但对于硅基薄膜电池,所用的材料通常是非晶和微晶材料,由于非晶硅内存在大量尾态和悬挂键等缺陷态,载流子的迁移率很低,扩散系数也很低。如果采用通常的p-n结的电池结构,光生载流子在n型和p型中性掺杂区的扩散运动非常小,将直接影响短路电流。此外,由于非晶硅p-n结耗尽层内也存在着大量的缺陷态,会导致势垒区内光生载流子的大量复合。为此,硅基薄膜电池     

硅基异质结太阳电池钝化层的研究

研究硅基异质结太阳电池的表面钝化层对电池性能的影响,主要工作包括:1)对比非晶硅本征层a-Si:H(i)与非晶硅氧本征层a-Si Ox:H(i)对c-Si界面的钝化效果的作用,及其对电池性能的影响;2)研究不同a-Si:H(i)厚度对电池性能的影响;3)不同沉积速率a-Si:H(i)对c-Si界面的钝化效果和电池性能的影响,并对不同沉积速率的a-Si:H(i)膜层做了H原子含量等分析。通过该征钝化层工艺的优化,最终在156 mm×156 mm厚度200μm的n型硅片上获得效率为20.90%的硅基异质结太阳电池,和在100μm厚度的硅片上得到转化效率为20.44%的可弯曲电池。     

nc-Si/c-Si异质结太阳电池优化设计分析

分析影响p+(nc-Si)/i(a-Si)/n(c-Si)异质结太阳电池性能的主要因素,获得纳米硅薄膜杂质浓度、本征层厚度以及背场对电池性能的影响规律。结果表明,当纳米硅薄膜中掺杂浓度增大时,该层大部分区域电场强度变大,短路电流和开路电压增大,有利于提高电池转换效率。优化的掺杂浓度应大于1×1018cm-3。当i层厚度大于30 nm时,电池转换效率η和电池填充因子FF急剧下降,优化的最佳厚度为10 nm。研究加入非晶硅背场提高电池效率的新途径,当引入厚10 nm的a-Si∶H(n+)背面场后,电池转换效率由21.677%提高到24.163%。     

不同ZnO/Cu2O异质结电池的光伏性能

采用电化学沉积法,分别制备薄膜/薄膜型(薄膜型)和薄膜/纳米线型(复合型)Cu2O/ZnO异质结太阳电池,并通过光吸收谱和电流-电压谱测试两类太阳电池的性能。研究发现,与薄膜型异质结太阳电池相比,复合型电池具有更高的电池转换效率。通过对两种不同太阳电池的结构表明,增大PN结面积和改善异质结界面性质是提升该类异质结太阳电池性能的重要途径。     

热丝化学气相沉积n型nc-Si:H薄膜及nc-Si:H/c-Si异质结太阳电池

采用热丝化学气相沉积(HWCVD)技术制备n型纳米晶硅(nc-Si∶H)薄膜,系统地研究了沉积参数,特别是掺杂浓度对薄膜微结构、电学性质和缺陷态的影响,获得了器件质量的n型nc-Si∶H薄膜。制备了nc-Si∶H/c-Si HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)结构太阳电池,研究了异质结结构参数对电池性能的影响,初步得到电池性能参数如下:Voc=483mV、Jsc=29.5mA/cm2、FF=70%、η=10.2%。     

银粉对硅异质结太阳电池用低温银浆的影响综述

银浆是硅异质结太阳电池的重要材料,更低的体积电阻率和接触电阻、良好的附着力、优良的细线印刷性能及组件栅线抗腐蚀老化是其不断改进的方向。作为导电相,银粉的性能和含量对银浆有着至关重要的影响。该文基于低温固化银浆导电机理以及SHJ电池对银浆性能的追求,综述了银粉的振实密度、形貌、粒径、表面处理剂及其与有机物的适配。进一步探讨了纳米银粉和银包铜粉在SHJ太阳电池用低温银浆中的应用。     

酞菁铜/氟代苝酰亚胺异质结性能研究

合成一种氟代n型有机半导体材料2,5-二氟代苯基苝酰亚胺(D25DFPP),制备CuPc/D25DFPP异质结,研究异质结的结构和性能,并将其引入ITO/PEDOT:PSS/CuPc/D25DFPP/Al结构光伏器件。结果表明,D25DFPP与CuPc的紫外-可见吸收光谱有较好的光吸收互补特性。通过紫外光电子能谱(UPS)研究CuPc/D25DFPP异质结的电子结构,发现在两者的界面处同时存在能带弯曲和界面偶极作用,异质结中发生较强的电荷转移,并且两者能级匹配。异质结在120℃下退火后有较大的晶粒和较强的荧光猝灭,使得退火后光伏器件的光电转换效率比未退火时提高1倍以上,达到0.82%,显示在光电转换领域有着潜在的应用前景。     

CO_2等离子体处理对SnO_2:F/P-a-SiC:H肖特基势垒调控

采用CO_2等离子体(COP)处理FTO导电玻璃,通过控制处理时间进行FTO/p-a-SiC:H肖特基势垒的调控。在实验中发现COP对FTO表面有轻微刻蚀作用并且会影响其绒度因子值。同时由于B-M效应的减弱会引起其在短波处的吸收比的增加。COP处理FTO会增加其表面的氧吸附,进而增加表面能。COP较长时间处理FTO会降低非晶硅电池在短波段的响应,通过测试J-V特性曲线发现,由于COP处理FTO可以使FTO的功函数增加0.18 eV,降低FTO/p-a-SiC:H界面处肖特基势垒。COP处理的FTO前电极的电池V_(oc)由未处理的0.92 V提高到处理后的0.99 V和FF由0.68提高到0.70。     

非晶硅肖特基势垒太阳电池

α-Si太阳电池有多种形式。目前常见的有四种:ITo—α-Si异质结太阳电池;pin太阳电池;金—半肖特基势垒太阳电池和MIS太阳电池。其中肖特基势垒太阳电池的稳定性尚有一定问题,有待深入研究。但由于这种电池制造工艺比较简单,目前可用作分析α-Si材料光电特性的工具。 本文报道一种在不锈钢衬底上用α-Si制造的肖特基太阳电池的工艺方法、结构特点和电池参数。并对串联电阻的来源进行了讨论。