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。

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。

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。

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。

电阻率对N型单晶硅电池电性能影响的研究

近年来，P型太阳电池商业化生产效率已趋于稳定，N型太阳电池逐渐走向产业化。基于N^NP＋型铝背结单晶硅太阳电池，研究了电阻率为1～5．5Ωcm的N型硅衬底材料经过相同工艺后电池性能的差别，可以有效的节省成本。通过选用不同电阻率的N型硅片，经过相同的工艺制备N型单晶硅太阳电池，采用QSSPC、四探针、ECV、恒光源I-V测试系统对电池的少子寿命、方块电阻、磷元素分布、电性能进行测量。实验结果表明：虽然电池的少子寿命随电阻率的升高而升高，但是在方块电阻、磷元素分布、开路电压Voc、短路电流Isc、填充因子FF、转换效率Eff等方面不同电阻率的电池并无明显差异。

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%。

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。

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。

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。

激光掺杂形成硼背场PERL硅太阳电池的研究

研究两种激光器(绿光纳秒调Q激光器和准连续紫外高频锁模激光器)对PERL太阳电池的背面掺硼的效果。通过分析扫描电子显微镜(SEM)、电化学ECV曲线和少子寿命的数据,确定合适的激光器及激光参数。继而研究烧结温度对太阳电池性能的影响。综合分析电池的反射率、内量子效率、电性能参数及烧结后铝硅接触的SEM剖面图,得到最优烧结温度。研究发现用准连续紫外高频锁模激光器(7 W,250 mm/s)进行激光掺硼、以630℃烧结,所得电池效率最高可达19.90%。

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。