蒸发法制备CIGS薄膜太阳电池的研究进展

多元共蒸发技术制备的Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜具有结晶质量高,梯度带隙,成分易于精确控制等优点,被认为是制备高效率CIGS薄膜太阳电池的最佳工艺。目前,该工艺制备的CIGS电池的实验室转换效率已经超过20%,通过改进和优化共蒸发工艺流程,继续提高电池性能、发展柔性衬底薄膜电池、尽快将实验室技术转移为CIGS电池组件的商业化生产成为新的研究热点。主要介绍了共蒸发工艺的特点,以及近年来在制备CIGS薄膜太阳电池及组件方面的研究进展。     

CIGS薄膜太阳电池研究进展

Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池以其具有的诸多优势成为最具发展潜力的太阳电池之一。随着CIGS薄膜太阳电池光电转换效率世界纪录的不断被刷新,继续提高电池性能、研究无Cd缓冲层材料,发展柔性衬底CIGS薄膜电池及组件,优化现有的工艺流程,开发低成本的吸收层沉积工艺,尽快将实验室技术转移为CIGS电池组件的商业化生产成为今后的研究热点。主要介绍了CIGS薄膜太阳电池近年来在这些方面的研究进展。     

低温三步法制备柔性CIGS太阳电池

以聚酰亚胺(PI)为衬底的柔性铜铟镓硒[Cu(In,Ga)Se2,简称CIGS]太阳电池因其极高的质量比功率受到广泛的关注与研究。采用低温"三步法"共蒸发工艺制备吸收层CIGS薄膜,在第二步时薄膜会经历富Cu的生长过程,并通过拉曼检测到CuxSe生成。通过X射线衍射光谱法(XRD)分析CIGS薄膜晶体结构,薄膜择优取向呈现为(220)/(204)晶向。扫描电子显微镜(SEM)分析发现CIGS薄膜颗粒大且致密。在PI衬底上制备的CIGS薄膜太阳电池的转换效率达到6.57%。     

薄膜太阳电池研究进展和挑战

近十几年来,由于一系列新材料、新结构和新工艺的引入,传统薄膜太阳电池技术,如非晶硅(a-Si)、碲化镉(Cd Te)、铜铟镓硒(CIGS)都得到显著的提高,一些新兴薄膜太阳电池技术,如金属卤化物钙钛矿(metalhalide perovskite,PSC)、铜锌硒硫(CZTS)、硒化锑(Sb_2Se_3)也得到快速发展。其中CdTe、CIGS、PSC薄膜太阳电池的转换效率都大于22%。CdTe、CIGS薄膜太阳电池的产业化和规模应用也取得了很大的进展。薄膜太阳电池技术经过这十几年的研究,厚积薄发,为今后的进一步发展打下了更加坚实的基础。文中选取a-Si、CdTe、CIGS、PSC薄膜太阳电池的主要技术进展、发展趋势、产业化现状和面临的挑战进行论述。     

Na掺杂工艺对CIGS薄膜及柔性器件性能的影响

采用共蒸发三步法在聚酰亚胺(PI)衬底上沉积CIGS薄膜,研究了Na掺杂工艺对PI衬底生长的CIGS薄膜性质及柔性太阳电池性能的影响。前掺Na工艺可有效改善吸收层CIGS薄膜电学性质,但会阻碍In、Ga互扩散,并导致CIGS薄膜结晶质量下降。这是由于在CIGS薄膜沉积过程中掺入Na原子,影响了薄膜生长的动力学过程。后掺Na工艺在提高吸收层CIGS薄膜电学性质的同时,避免了Na原子扩散对CIGS薄膜结晶质量的影响,最终提高了柔性CIGS薄膜太阳电池性能。     

铜铟(镓)硒薄膜太阳电池吸收层制备研究

铜铟(镓)硒(CIGS)薄膜太阳电池有非常高的理论转化效率,吸收系数高,稳定性好,对材料缺陷的容忍度高等优点成为了近年来电池研究的热点。介绍了目前国内外制备CuIn(Ga)Se薄膜的方法,包括真空蒸法,溅射法、电沉积法,溶剂热法,溶胶凝胶法等,阐述了每种方法制备出的铜铟(镓)硒薄膜的组成、微观结构、光伏性能及它们之间的联系。     

ZAO特性及其在CIGS电池中的应用

透明导电氧化物薄膜(Transparent Conductive Oxides,简称TCO)用途广泛,介绍了TCO应用于光伏领域中的铜铟镓硒薄膜(CIGS)太阳电池,是CIGS太阳电池中不可缺少的一部分。简要阐述了其可见光范围内的透明性和导电性及其成因,以及作为CIGS薄膜太阳电池中窗口层的作用。将ITO和ZAO透明导电薄膜在CIGS太阳电池的应用进行相比,以掺铝的氧化锌(ZnO∶Al简称ZAO)透明导电薄膜为例,对其性能、制备方法及过程进行了简要阐述,并概括了大面积ZAO薄膜的性能。     

Cu(In_(0.7)Ga_(0.3))Se_2薄膜太阳电池的研究

采用直流溅射方法研究Cu(In0.7Ga0.3)Se(CIGS)薄膜太阳电池的背电极Mo薄膜、吸收层CIGS薄膜、缓冲层ZnS薄膜以及窗口层ZnO:Al(ZAO)薄膜的制备条件,并利用XRD、AFM和SEM对薄膜表面形貌进行表征。根据实验结果制备了性能良好的CIGS薄膜电池,并初步研究了电池的I-V特性,研究发现制备的太阳电池的填充因子大概为36%,并分析影响填充因子的原因。通过反复研究CIGS薄膜电池的制备条件,为制备高效CIGS薄膜电池奠定了基础。     

Cu(In,Ga)Se_2薄膜太阳电池研究进展(I)

Cu(In,Ga)Se2(CIGS)是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体材料,具有黄铜矿晶体结构,以它为吸收层的太阳电池称为CIGS薄膜太阳电池。此电池具有如下特点:(1)光电转换效率高。     

柔性CIGS薄膜太阳电池的激光划线研究

单片集成是Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池组件的一种形式,可以降低电流和电阻损失,制备的关键步骤是通过划线实现子电池间的隔离和互联。超短脉冲激光划线能降低死区宽度,提高划线质量。为实现一种新型结构CIGS薄膜太阳电池组件的单片集成,采用1 064 nm波长皮秒激光对PI衬底CIGS薄膜太阳电池划线。通过对不同工艺条件划线沟道深度、结构及成分的研究发现,可以实现选择性移除CIGS薄膜太阳电池材料层,露出PI衬底或钼背电极层,划线沟道底部平整、干净,划线两侧整齐,宽度在100μm左右。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于电流变化率的准恒频滞环电流控制方法

针对滞环电流控制存在的开关频率不固定,设计输出滤波器困难的缺点,通过对开关频率与滞环环宽关系的分析,提出了一种根据电流变化率调节环宽的准恒频滞环电流控制方法。控制方法根据电流变化率来实时调节滞环控制的环宽,实现开关频率的恒定;具有响应速度快和稳定性好的优点,同时克服了滞环电流控制开关频率不固定的缺点;较已有方法计算量小,不依赖于系统参数,容易实现,并通过理论推导和仿真证实了方法的可行性和正确性。     

What’s next for Cuba’s electricity sector?

Cuba’s electric sector is approaching an inflection point. Although the country has historically relied upon non-commercial barter agreements for imported oil to meet its electric demand, a combination of factors including reducing imports, increasing demand, and ambitious climate change goals suggest new pathways forward may be warranted. The way Cuba responds to near- and long-term challenges will help set the stage for its energy future. This article describes Cuba's electric sector and provides a set of key recommendations to consider going forward.     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

550 kV SF6 气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构

介绍了550 kV SF6气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）高海拔套管的绝缘屏蔽结构参数对电场分布的影响。针对套管单屏蔽结构方案,通过有限元法研究了接地屏蔽层翻边结构参数组合对套管内部最大电场强度的影响;研究了接地屏蔽层高度对GIS套管内外绝缘电场强度分布的影响。从而通过最优化接地屏蔽层高度和接地屏蔽层翻边结构参数组合,得到合理的套管内外电场分布,有效解决了高海拔型套管外绝缘修正后的内外电场分布均匀化问题,为550 kV SF6气体绝缘高海拔套管的绝缘结构设计提供了理论依据。