PERC结构多晶硅太阳电池的研究

高效、低成本是目前硅太阳电池追求的主要目标。多晶硅太阳电池成本低,但其电性能较差。背面钝化及局部背接触是提高多晶硅太阳电池电性能的主要技术。通过采用SiO2/SiNx叠层膜作为背钝化介质层,依次经过背面开槽、丝网印刷、烧结形成背面局部接触,制备钝化发射极和背表面电池(PERC)结构多晶硅太阳电池。采用恒光源I-V特性测试系统测试其电性能,结果表明:较之常规铝背场多晶硅太阳电池,PERC结构电池在开路电压Voc、短路电流密度Jsc、转换效率η方面分别提高了13 mV、1.8 mA/cm2和0.67%(绝对值),其转换效率达到17.27%。PERC结构多晶硅电池采用了常规丝网印刷工艺,有利于实现高效多晶硅电池的产业化生产,具有很高的实际意义。

PERC太阳电池背面SiN_x折射率的优化

提高背反射率、降低背表面复合速率是提高太阳电池转换效率的重要研究方向之一。SiNx薄膜因其良好的钝化特性不仅应用在传统太阳电池发射极钝化,也同时应用在局部背接触太阳电池(PERC)背表面,起到背面钝化及增加背反射的作用。为增强PERC太阳电池背钝化、提高电池背面长波光子的反射率,在背表面AlOx/SiNx叠层膜模型基础上,提出并研究了不同折射率的双层SiNx对PERC太阳电池性能的影响,实验结果表明:采用折射率2.4/2.0的SiNx薄膜,PERC太阳电池电性能相对较好,相对常规背钝化电池,开路电压、电流密度以及转换效率分别提高了1.8 mV,0.16 mA/cm2,0.11%。

热解四氟乙烯制备全氟丙烯过程的工程分析

本文根据反应工程的基本原理,分别从反应动力学和反应热力学的角度,分析了热解四氟乙烯制备全氟丙烯的过程,并根据分析结果,找出了能改善该过程的热解方法。

快速制备单晶Si片绒面的研究

太阳电池单晶Si片表面制绒已是一项成熟的工艺,但普遍制绒时间较长。为提高制绒效率,本课题研究了较短时间内NaOH/异丙醇(IPA)体系制绒时的温度、时间、溶液组分对绒面的影响,以及制绒前去损伤的优劣。最终实现了,在含2.5%NaOH(质量百分比,下同)和10%IPA的溶液中,80℃恒温处理15 min即可制备出比较均匀的绒面。溶液中加入3%Na2SiO3,效果更佳,反射率最低可达9.5%。并发现去损伤后制绒效果并不理想,同时还研究了表面活性剂1,4-环己二醇(CHX)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)代替异丙醇制绒。研究发现,异丙醇仍然是性价比较好的添加剂。

阳极修饰层ZnPc对OLED性能影响的研究

本文采用真空蒸镀法制备了不同厚度的酞菁锌(ZnPc)超薄膜,研究了不同厚度的ZnPc缓冲层对OLEDs器件发光性能的影响,测试了器件的一系列光电性能,对相关机理进行了探讨。结果表明:含有ZnPc修饰层的器件性能明显优于不含有修饰层的器件,加入ZnPc修饰层后器件发光稳定性也得到了改善,同时不同厚度的修饰层对器件性能的影响也有所不同。分析认为,ZnPc能有效改善ITO表面的平整度和降低空穴注入势垒的性质是提高器件性能的主要原因。

有机太阳电池ITO电极质量衡量方法

通过测量不同光刻条件下制作的ITO电极的方块电阻,提供了一种利用方块电阻测量值来衡量有机太阳电池ITO电极质量的方法。对于笔者所使用的ITO电极图案和ITO玻璃的规格,在指定点上测得方块电阻为7.0Ω/□时,电极质量较好。相比利用显微镜观察ITO电极质量的方法,该方法既简便又准确,可以提供一个对ITO电极质量的量化衡量标准。

有机光电导电材料PEDOT-PSS薄膜制备工艺研究

PEDOT（聚乙撑二氧噻吩）是一种新型的有机导电材料，具有高电导率、好的环境稳定性、在掺杂状态是透明的等优点，这些优点使其在制备有机电致显示、有机太阳能电池等有机光电器件中得到广泛应用。研究了用旋涂方法制备PEDOT-PSS的工艺，考察了所得薄膜厚度、均匀性与溶液的浓度、基片旋转速度之间的关系，另外退火温度和时间对薄膜的均匀性也有很大影响，通过最小二乘法对数据进行拟合，得出PEDOT-PSS在1．3％（质量分数）的情况下薄膜厚度随转速的变化曲线和经验公式，利用AFM、椭偏仪等仪器研究旋涂工艺对PEDOT-PSS导电膜的厚度、粗糙度等性盾的影响。

PEDOT:PSS/ZnPc作为有机小分子太阳电池阳极修饰层的研究

采用阳极修饰法构建了基于酞菁铜(CuPc)和碳60(C60)的有机小分子太阳电池,分别研究了酞菁锌(ZnPc)、聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)和PEDOT:PSS/ZnPc作为阳极修饰层对该有机太阳电池输出性能的影响,并对三种修饰层的相关机理进行了探讨。结果表明:加入ZnPc修饰层的电池开路电压(Voc)增大,从0.372提高到0.479V。旋涂PEDOT:PSS的电池短路电流(Jsc)提高,由1.943mA/cm2提高到3.752mA/cm2。而以PEDOT:PSS/ZnPc作为阳极修饰的电池Voc和Jsc均有较大的提高,Voc从0.372V提高到0.482V,Jsc从1.943mA/cm2提高到3.810mA/cm2,其转换效率可提高两倍以上。分析认为,ZnPc更有利于阳极空穴的输出,PEDOT:PSS能有效改善ITO表面的平整度的性质是提高太阳电池性能的主要原因。

PECVD SiO_2-SiN_X叠层钝化膜的研究

首先使用正交设计法对SiN_X和SiO_2膜的PECVD(等离子体增强化学气相沉积)特性进行了研究,分别得到了两种膜的最佳沉积条件。然后使用PECVD在P型多晶硅片发射极上沉积了SiO_2-SiN_X叠层钝化膜,并与SiN_X单层钝化膜进行比较。通过测试硅片在退火前后少子寿命的变化,考察了两种钝化膜对太阳电池发射极的钝化效果,结果表明SiO_2-SiN_X叠层膜具有更好的钝化效果。利用反射率测试仪测试了两种膜的反射率,其反射率曲线基本相同。最后,测量了采用该叠层膜制作的太阳电池的量子效率和电性能,其短路电流和开路电压均比采用SiN_X单层膜的电池要好,转换效率提高了0.25%。

酞菁铜蒸发镀膜工艺中膜厚控制参数的确定

基于目前采用的膜厚仪中缺少必要的有机材料的参数(密度和声阻抗),采用真空蒸镀法,在抛光硅片上蒸镀不同显示值厚度下的酞菁铜薄膜,利用椭偏仪测量其真实膜厚,并使用数学软件MATLAB,结合膜厚仪实时监控原理进行理论计算,拟合得到酞菁铜薄膜的参数——声阻抗Zf=0.01 g/cm3.s,薄膜密度Df=6.68 g/cm3。验证实验结果表明,此参数输入膜厚仪中可以比较精确地控制薄膜厚度,显示值和实际测量值的差距约为3 nm。

PECVD制备SiO_x-SiN_x薄膜的研究

首先使用工业型Direct-PECVD设备,采用SiH4和N2O制备了SiOx薄膜。针对Si太阳电池的应用,比较了SiOx薄膜在不同射频功率、气压、气体流量比和温度下的沉积特性,得出了最佳的沉积条件,这些沉积特性包括沉积速率、折射率和腐蚀速率。在该条件下沉积的SiOx膜均匀性良好、结构致密、沉积速率稳定,其性能满足了现阶段Si太阳电池对减反钝化层的光学和电学性能方面的要求。然后制备了SiOx-SiNx叠层减反钝化膜,并比较了SiO2与SiNx单层膜的减反和钝化效果,结果显示SiOx-SiNx叠层膜在不增加反射率的同时显著提高了Si片的钝化效果。

Direct-PECVD a-SiOx：H/a-SiNx：H叠层系统对多晶硅电池的钝化研究

本文中应用全部PECVD工艺沉积a-SiOx:H、a-SiNx:H,和a-SiOx:H/a-SiNx:H叠层系统,比较了不同钝化膜对多晶硅太阳能电池发射极和背面钝化效果,应用FGA、RTP等热处理方法对钝化膜进行处理,重点讨论了FGA(Forming gas annealing)温度和时间的长短对钝化的影响。结果表明:低温FGA对只有单面钝化膜的硅片钝化效果不明显,而在800℃下FGA有明显作用,而且钝化效果随着时间的增加呈现出先增大后减小然后再增大的现象;退火后降温环境中是否有H和降温时间对钝化效果有很大的影响,但是对于双面膜无论FGA温度高低对钝化都有帮助,文中对上述现象做了合理的解释。最后利用双面叠层钝化膜经过FGA处理后得到的多晶硅片的少子寿命达到14.2μs,比镀膜之前的3.0μs提高了11.2μs,使多晶硅太阳能电池暗电压Voc达到630mV。

链式氧化制备SiO_2膜的研究

研究了应用链式扩散设备对经过制绒、清洗、扩散和刻蚀处理后的单晶P型硅片进行热氧化SiO2膜的生长。采用准稳态光电导衰减法(QSSPC)在室温条件下对氧化前后硅片的少子寿命进行测试,探讨了氧化工艺条件对少子寿命、SiO2薄膜质量的影响机理,并对氧化工艺进行了优化。实验结果表明:在氧气流量为20L/min,带速为13i/m,氧化工艺区阶梯式温度设置为600、800、800、800、800、800、850和900℃时,链式氧化后硅片少子寿命达到42.5μs,SiO2膜的厚度适合,结构致密;在不影响减反效果的情况下,获得了良好的钝化效果。

ZnPc作为有机太阳电池阴极修饰层的研究

采用ZnPc作为ZnPc/C60有机太阳电池阴极修饰层,分析了其对器件光电性能和稳定性的影响。研究了不同厚度ZnPc修饰层对器件性能的影响,结果表明用3 nmZnPc修饰的器件性能最好。通过传输矩阵的方法画出了结构为ITO/ZnPc(30 nm)/C60(40 nm)/ZnPc(3 nm)/Al(100 nm)电池内部两束敏感光线(630 nm和450 nm光波)的光强分布图,加入3 nmZnPc对光强分布影响不大。实验还对比分析了未添加、添加LiF和ZnPc修饰层器件的稳定性,用ZnPc修饰的器件更好地改善了稳定性,并对相关机理进行了讨论。

有机太阳能电池ITO电极的光刻制备法及其研究

目前有机太阳能电池是光电行业研究的热点之一。通常该器件以ITO为阳极，通过真空蒸镀的方法制作。在对器件进行测试时，ITO电极的设计制作，有利于器件的保护。用光刻技术进行ITO电极的制作，可以得到非常精细的结果。重点阐述了利用光刻方法制作优良ITO电极的注意点，包括表面清洗、曝光控制、显影控制和腐蚀工艺，其中由于不同ITO玻璃的导电层厚度、各成分含量不同，所以腐蚀工艺的研究是重点中的重点。提供了对生成光刻ITO电极的质量进行准确评价的一种简便方法。

用真空蒸镀法制备Al背场的研究

采用真空蒸镀法在经过制绒、清洗、扩散和PECVD镀氮化硅(SiN_x)处理的单晶硅片上蒸镀Al膜并在不同温度下烧结形成背场。用扫描电子显微镜(SEM)对Al背电场进行表征,测量开路电压并探讨工艺条件对Al背电场微结构及开路电压的影响。实验结果表明,在真空度为5.0×10^(-3)Pa,阻蒸电流为250A的条件下,所镀膜层最厚、致密均匀、结合力好,且Al背场的开路电压随膜厚和烧结温度的增加而增加。

光强对有机小分子太阳电池光伏性能的影响

采用真空蒸镀的方法,制备了ZnPc(40 nm)/C60(20 nm)结构的电池,重点研究了不同光强测试条件下,ZnPc/C60电池光伏性能的变化情况。发现开路电压(Voc)和填充因子(FF)随光强呈现对数式的变化趋势,前者逐渐上升而后者则下降,短路电流与光强的关系为Jsc∝E1.13,电池的功率转换效率(η)随光强稳步上升。拟合计算得到电池的理想因子n=1.93;100 mW/cm2辐照条件下,Rs=25Ω,Rsh=116Ω;分析认为,器件的准费密能级分裂程度随光强增强而增大是导致开路电压增大的原因;而Jsc-E强于正比关系则是C60产生激子对电流有辅助贡献的结果。

电感耦合等离子体质谱法测定三氯氢硅中12种杂质元素

三氯氢硅（TCS）是改良西门子法生产多晶硅的中间产物,常态下为有刺激性恶臭、易流动、易挥发的无色透明液体,且极易在空气中燃烧[1]。在改良西门子法生产多晶硅的过程中,三氯氢硅的纯度对产品多晶硅的质量具有决定性作用,通过对TCS中杂质含量的检测,可以监控整个生产过程的洁净度,

有机电致发光器件(OLED)的制备方法和工艺

有机发光器件经过40年的发展,特别是在近年,具有理想特性的有机电致发光器件(OLED)成为研究开发的热点。由于OLED具有超轻薄、低成本、低功耗、宽视角、全固化、自发光、驱动电压低(3-12V)及可实现柔软显示等诸多突出的性能,OLED将成为很有前途的新一代的平板显示技术。本文首先回顾了有机电致发光显示器件的发展历史,对有机材料、发展现状和趋势等都做了简要的概括。然后对当前先进的OLED器件结构、显示的发光机理,特别是对实现全彩显示的方法及制备工艺进行了详细的描述。

缓冲层ZnPc对有机电致发光器件特性的影响

本文研究了酞菁锌(ZnPc)薄膜的表面形貌及ZnPc薄膜作为缓冲层对有机电致发光器件(OLED s)光电特性的影响。对比两组样品的AFM图像,ZnPc薄膜相比于ITO薄膜,其表面的岛面积较大,薄膜表面更连续平整,基本上覆盖了ITO膜表面针孔,减少了表面的缺陷。另外,ZnPc薄膜的岛分布均匀有序。使用ZnPc作为缓冲层的器件性能明显好于未使用ZnPc修饰的器件,在7.42V的驱动电压下的最大发光亮度达到1.428kcd/m2,在4.3V电压驱动下时,最大光功率效率为1.41 lm/W;而未使用缓冲层的器件在8V的驱动电压下达到最大发光亮度达到1.212kcd/m2,在5.5V电压驱动下时,最大光功率效率为0.93 lm/W。