高效钙钛矿太阳能电池的光伏特性与稳定性分析

钙钛矿太阳能电池因卓越的光电转换效率和成本效益,成为可再生能源领域的研究热点。基于此,文章深入探讨了钙钛矿太阳能电池的基本原理、光伏特性及其稳定性问题。通过综合应用实验数据和技术算法,不仅揭示了光伏特性对电池性能的影响,还量化分析了稳定性提升策略,特别是通过提升激活能以降低性能衰减速率,从而显著提高电池的长期稳定性,旨在为钙钛矿太阳能电池的性能优化及其商业化应用提供理论支撑和指导。

纳米ZnO光伏特性分析

利用表面光电压谱(SPS)和瞬态光伏(TRP)技术研究了纳米ZnO的光生电荷行为,发现TRP曲线时域为10-9～10-7和10-6～10-3s时样品的SPS在320～380 nm处出现光伏响应,时域为10-3～10-1s时样品的SPS在380～420 nm处出现光伏响应.这3个时域分别对应着纳米晶本征响应、晶间电荷转移和纳米晶表面态电荷捕获等过程.光生电荷密度足够大或受外部电场影响时在300～320 nm区间也出现光伏响应.

有机EL器件MEH-PPV/Alq_3的光伏特性

制备了ITOMEHPPVAlq3LiFAl光伏(PV)器件。MEHPPV和Alq3分别为电子受体和给体。光谱响应曲线主要和Alq3的吸收光谱相匹配。在功率为05mW·cm2的紫外氙灯照射下电池的短路电流为24μA·cm-2,开路电压为26V,Fill因子为071,电池的能量转换效率达到09%。在直流电的驱动下,器件具有电致发光的特性并且发出明亮的桔红色光,在15V的直流电压驱动下,最大亮度达到了1000cd·cm-2。

单晶硅表面周期性微结构的减反射特性及光伏特性

利用聚苯乙烯胶体球自组装技术和纳米压印技术在单晶硅表面构筑了两种周期性微结构.反射光谱表明,两种周期性微结构都能够对特定波长的入射光有一定的减反射效果;表面光电压谱和吸收光谱相对应,在具有减反射效果的波长范围内观察到了表面光电压增强的现象,说明这种表面构筑微结构的技术可以有效地利用在单晶硅太阳能电池的制造和设计上,从而提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率.对这种周期性微结构的减反射机理进行了初步探讨.

铁酸锌纳米晶体的制备及表面光伏特性研究

采用偶合的共沉淀法和水热法相结合的方法,制备出ZnFe2O4纳米晶体,并利用DRS、XRD、FT-IR、TEM等技术对其结构和谱学特性进行了研究,并在其基础上利用表面光电压谱(SPS)深入探讨了所制样品的表面光伏特性,研究表明样品具有较窄的禁带宽度,晶型为正尖晶石型结构,大小均匀(7nm),无团聚,表面光伏特性研究显示ZnFe2O4纳米晶体具有明显的表面和量子限域效应,有一定的捕获电子能力,在外加电场下光伏响应变化明显,在正电场下有一个最佳响应值,而当负电场达到一定值时,外电场的光伏响应将占据主导地位。

CuO薄膜的制备及其光伏特性

通过反应磁控溅射在n型硅和玻璃衬底上制备了p型CuO薄膜.使用X射线衍射仪和紫外-可见光-近红外光度计研究了p型CuO薄膜的结构和光学特性,得出其平均晶粒尺寸和光学带隙分别为8nm和1.36eV.通过研究其电压-电流关系确定了在p型CuO薄膜和n型硅衬底之间形成了p-n结.在AM 1.5光照条件下p-CuO/n-Si电池的开路电压为0.33V,短路电流密度为6.27mA/cm2,填充因数和能量转化效率分别为0.2和0.41%.

缺陷离子调控对BiFeO3-BaTiO3基钙钛矿材料的铁电光伏特性影响

BiFeO3-BaTiO3铁电材料具有优异的压电和铁电性能,近年来受到广泛的关注.该材料既保持了BiFeO3体系高的自发极化强度Ps的优点,也克服了BiFeO3体系难以合成纯钙钛矿相等缺点,被认为是非常有前景的铁电、压电以及光伏材料.本文采取传统固相法制备了Bi(Fe0.96Mg0.02– xTi0.02+x)O3-0.3BaTiO3铁电陶瓷,并揭示了Mg^2+/Ti4^+比例的变化对该陶瓷样品的铁电和压电以及光电性能的影响.由于Ti4+取代Mg^2+产生电子,导致陶瓷样品的导电性能增加,压电和铁电性能出现恶化,其压电系数d33从x=0的195 pC/N下降至x=0.02时的27 pC/N.与之相反的是,Ti4^+取代Mg^2+扩宽了陶瓷样品的光吸收范围,使陶瓷样品的禁带宽度由x=0的1.954 eV下降至x=0.02时的1.800 eV.由于偶极子翻转构建的内偏电场和禁带宽度的降低等方面的相互作用,陶瓷样品的光电流密度J由x=0时的3.71 nA/cm^2增加至x=0.02时的32.45 nA/cm^2.

半导体光伏特性的非线性研究

本文报告对光伏特性非线性的最新研究。给出了半导体ＰＮ结反向线性互补效应的新发现，并分析了该效应对光电元器件的影响。实际采用动态光电检测，获得一些有用的结果。

FeS_2/TiO_2复合膜的制备及光伏特性的研究

用溶胶┐凝胶法先在ＩＴＯ膜上制备纯锐钛矿结构的ＴｉＯ２膜（８０ｎｍ），然后在ＴｉＯ２膜上射频溅射黄铁矿结构的ＦｅＳ２膜（２０ｎｍ），得到ＦｅＳ２／ＴｉＯ２复合膜经在硫气氛中退火处理，在电解液（Ｉ－／Ｉ）接触的情况下，该复合膜获得１７８ｍＶ的开路光电压（ｐＨ＝１２）和４７μＡ的短路光电流（ｐＨ＝１）。电解液的ｐＨ值越高，输出光电压越高。

硼离子掺杂类金刚石薄膜及 C（B）／n-Si 异质结光伏特性

采用直流弧光放电等离子ＰＣＶＤ法，沉积获得硼掺杂类金刚石薄膜，该材料ｐ型半导体，电阻率５—１０Ωｃｍ。俄歇（Ａｕｇｅｒ）电子能谱测试表明，硼离子含量为０．８％，由扫描电镜（ＳＥＭ）和激光喇曼（Ｒａｍａｎ）谱分析可知，薄膜以非晶为主，观察到许多线径为０．５—１．０μｍ的金刚石结晶微粒。制备成Ａｕ／Ｃ（Ｂ）／ｎ－Ｓｉ异质结，其开路电压Ｖｏｃ＝５８０ｍＶ，短路电流密度为６５０μＡｃｍ－２，获得暗Ｉ－Ｖ整流特性和光照Ｉ－Ｖ工作曲线。

MEH-PPV薄膜及其与金属喹啉配合物共混薄膜光伏特性的研究

研究了电子聚合物MEH PPV及其与金属喹啉配合物BAlq共混薄膜的光伏特性。测试结果表明:(1)共混膜中MEH PPV与BAlq发生了纳米级的相分离并形成互相渗透的结构,十分有利于光生激子离解为空穴和电子的过程及载流子在薄膜内的输运;(2)共混后的聚合物光伏器件的短路电流比共混前提高了200余倍。

基于Simulink的光伏特性仿真分析与MPPT算法改进

太阳能电池的输出功率随光照强度和环境温度的变化而变化,设计一种合理的最大功率跟踪(MPPT)算法对于太阳能的使用具有重要意义。分析、仿真了太阳能光伏电池特性,并结合传统最大功率跟踪算法的优点,设计一种改进型的最大功率跟踪算法,在不干扰系统正常工作的情况下能迅速感知外界环境变化,使系统输出功率快速稳定在最大功率点。研究表明,该算法具有跟踪速度快、振荡小、可靠性高等优点,适用于光伏发电场合。

溶胶-凝胶法制备PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3铁电薄膜及其光伏特性的研究

使用溶胶-凝胶法在石英玻璃基片上制备了PZT铁电薄膜,通过控制热处理工艺,制备出致密且均匀的PZT铁电薄膜。通过获得高的剩余极化强度,提高PZT膜层的内建电场,从而提高PZT铁电薄膜的光电转化效率。经过500℃高温热处理1 h后不仅提高了PZT的结晶度,同时提高了PZT的致密度,PZT薄膜经过电场的极化,可以获得剩余极化强度为17μc/cm2。紫外光照射下的光电流稳定。

掺杂纳米晶铁酸盐表面电子重组能与光伏特性的关系

通过表面光伏(SPV)和电场诱导表面光伏(EFISPV)技术,以光量子激发空间电荷区内电荷的转移跃迁作为电子探针,测定纳米晶铁酸镧样品中掺杂锶前后表面光电阈值的变化.结果发现,在相同的敏感气体环境下,与纳米晶铁酸镧样品相比,掺杂的纳米晶铁酸锶镧的光电阈值显著降低,表现出更加明显的表面效应.提出利用掺杂前后样品阈值能量的改变,定量计算掺杂样品表面电子重组能的方法.分析并讨论产生上述表面电子重组能的主要原因.

二氧化钛修饰电极的光伏特性研究

二氧化钛修饰电极的光伏特性研究方靖淮（南通师范专科学校，南通２２６００７）顾建华陆祖宏（东南大学分子与生物分子电子学开放研究实验室，南京２１００１８）用有机染料和窄禁带半导体修饰敏化宽禁带半导体以增加太阳光的利用率是太阳能电池研究的一个重要领域．在...

聚(2-甲氧基-5-十二烷氧基)对苯乙炔/ZnO纳米线混合膜的光伏特性

采用脱氯化氢的方法合成了聚(2-甲氧基-5-十二烷氧基)对苯乙炔(PMODOPV)。利用热蒸发法在铜基片上制备氧化锌纳米线,以此为负极直接旋涂聚合物溶液,制备结构为氧化铟锡(ITO)/聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)/PMODOPV/ZnO/Cu的光伏器件。考察了器件的光伏特性以及纳米线的加入对光伏器件的影响。研究发现,加入ZnO纳米线制备的器件具有高的开路电压和短路电流,在标准AM1.5太阳光模拟灯照射下(1000W/cm2),器件的短路电流达到了5.37×10-3A/cm2,开路电压达到了1.01V,功率转换效率相应地达到了1.37%,其中功率转换效率与没有掺杂氧化锌纳米线的PMODOPV器件相比有明显提高。文中在氧化锌纳米线上旋涂PMODOPV获得活性层,从其膜表面的SEM图中可以看出,氧化锌纳米线类似网状的交织在聚合物的膜层中,纳米线与聚合物实现了微观尺度的结合。

界面退火对外延BiFeO_3薄膜光伏特性的影响

采用射频磁控溅射的方法在(001)取向的SrRuO_3(SRO)/SrTiO_3(STO)衬底上制备了外延BiFeO_3(BFO)薄膜,在室温条件下溅射一层金属Pt作为上电极,构建了Pt/BFO/SRO电容器。X射线衍射显示BFO薄膜呈现良好的外延生长,极化-电场滞后回线和净极化强度测试结果说明Pt/BFO/SRO电容器具有良好的铁电性。为了检测界面对Pt/BFO/SRO电容器光伏特性的影响,将整个Pt/BFO/SRO电容器分别在180℃和500℃的条件下快速热处理2min,以改变Pt/BFO界面态。在室温、180℃和500℃的条件下,Pt/BFO/SRO电容器光伏效应的开路电压分别为0.22V、0.12V和0.05V,短路电流密度分别为9.2μA/cm^2,4.9μA/cm^2和0.12μA/cm^2。开路电压和短路电流密度都随着退火温度的升高而降低,这是高温退火恶化了界面态的结果。在室温条件下,Pt/BFO/SRO电容器光伏效应的光电转换效率为0.009 4%,大于部分前期报道的结果。

In_(1-x)Ga_xN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n—In1-xGaxN/p—Si异质结的光伏特性进行了研究,并与c—Si同质结薄膜电池的性能作了比较。在AM1.5的光照条件下,n—IGN/p—Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27%。电池效率受到薄膜质量的强烈影响,从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。

多孔Cr-TiO_2/P3HT异质结薄膜的制备及光伏特性研究

采用溶胶-凝胶法,利用聚乙二醇2 000(PEG 2 000),成功制备了多孔Cr掺杂TiO2(Cr-TiO2)纳米薄膜,并实现了PEG 2 000含量对Cr-TiO2薄膜多孔结构及其光透射特性的有效调制。对基于该多孔Cr-TiO2纳米薄膜组装的Cr-TiO2/P3HT异质结光伏特性的研究结果表明,随PEG 2 000含量的增加,Cr-TiO2薄膜微孔孔径及分布密度的增大有利于提高Cr-TiO2/P3HT异质结光伏器件的光电转换效率。讨论了PEG 2 000对Cr-TiO2薄膜结构及Cr-TiO2/P3HT异质结光伏特性的调制机理。实验结果为无机-有机聚合物异质结光伏器件的研究提供了基础实验数据。