太阳电池用绒面结构ZnO-TCO薄膜及光管理研究进展

主要阐述了近年来薄膜太阳电池用绒面结构氧化锌(ZnO)透明导电氧化物(Transparent conductive oxides,TCO)薄膜以及光管理设计方面的研究进展。主要包括溅射&湿法刻蚀技术、等离子体刻蚀玻璃衬底技术、等离子体处理修饰ZnO薄膜表面技术、修饰层改善ZnO薄膜表面技术、梯度杂质掺杂技术、复合特征尺寸生长设计以及直接生长绒面结构ZnO薄膜技术和宽光谱ZnO薄膜生长设计等。此外,对薄膜太阳电池中的先进光管理(Light management)结构设计及新材料应用进行了探讨和展望。

薄膜太阳电池用TCO薄膜制造技术及其特性研究

阐述了玻璃衬底、柔性衬底透明导电氧化物薄膜(Transparent conductive oxides-TCO)以及硅基薄膜太阳电池应用方面的最新研究成果。绒面结构可以提高薄膜太阳电池效率和稳定性并降低生产成本。磁控溅射技术和LP-MOCVD技术是制造绒面结构ZnO-TCO薄膜(例如"弹坑"状和"类金字塔"状表面)的主流生长技术;高迁移率TCO薄膜(IMO、IWO、ZnO∶Ga等)以及柔性衬底TCO薄膜是研究开发的重点。

采用TCOs滤波器的硅电池热光伏系统的性能研究

建立了以硅电池为转换器的热光伏(TPV)系统的能量流动模型和透明导电氧化物(TCOs)滤波器的理论模型;分析了载流子浓度和薄膜厚度等参数对光谱效率的影响,并得到对应于不同辐射器温度下的最佳载流子浓度和薄膜厚度;最后讨论了采用TCOs滤波器对TPV系统性能的影响得出以下结论:以SiC为灰体辐射器,适用于1600～1800K辐射器温度的TCOs滤波器的最优载流子浓度区间为(1.23～1.29)×10^(21)cm^(-3),薄膜厚度区间为366～340nm。辐射器温度为1800K时,采用了TCOs滤波器的TPV系统的输出电功率密度为0.41 W/cm^2,光谱效率和TPV效率分别为37.1%和7.9%;相较于未采用TCOs滤波器的TPV系统,输出电功率密度有一定程度减小,而光谱效率和TPV效率却大幅提升。

APCVD法制备ZnO基TCO薄膜的研究进展

介绍了APCVD法制备ZnO基TCO薄膜的发展过程,总结了APCVD工艺设备及参数对ZnO基TCO薄膜性能的影响。展望了APCVD法结合浮法玻璃生产工艺在线生产ZnO基TCO薄膜的产业化应用前景。

HJT太阳电池技术的发展现状及未来展望

中国的硅基异质结(HJT)太阳电池技术在近5年有了快速发展,逐步进入产业化阶段,但在其发展过程中遇到了一些技术瓶颈。对HJT太阳电池的结构及能带结构进行简述,从衬底和表面制绒技术、a-Si:H薄膜技术、TCO薄膜技术、金属化电极技术等方面对HJT太阳电池关键技术的研究进展进行了分析,并从制造成本、TCO薄膜材料及叠层太阳电池技术等方面对HJT太阳电池未来的技术研究方向进行了展望。虽然HJT太阳电池具有工艺流程简单、光电转换效率高、功率衰减低、温度系数低、工作温度低等优势;但其制造成本较高,导致其市场份额上升缓慢,而采用铜电极、无铟或低含铟量TCO薄膜技术是降低HJT太阳电池制造成本的有效方法,一旦突破成本瓶颈,HJT太阳电池未来的应用空间将更加广阔。

TCO玻璃的应用及制备方法

通过对TCO玻璃的概念、技术指标、种类、制备方法及TCO玻璃生产线的阐述,旨在增强读者对TCO玻璃的了解。

透明导电薄膜(Ⅲ):TCO/M/TCO三层透明导电薄膜

TCO/M/TCO三层透明导电薄膜具有可见光区透光率高、导电性好且超薄的特点,适用于包括柔性基底在内的电子器件的透明导电电极。本文阐述三层透明导电氧化物/金属/透明导电氧化物(TCO/M/TCO)薄膜透光导电原理,厚度设计及其对光电性能的影响,金属层的选择及作用机制,溅射氛围和后处理工艺对薄膜性能的影响。

基于不同衬底的TCO薄膜的激光刻蚀工艺研究

为了探索对基于不同衬底的透明导电薄膜的图形化制作,研究了采用激光刻蚀基于玻璃和柔性PET衬底的ITO和FTO等TCO薄膜材料的优化工艺,考察了激光设备在不同工作功率和扫描速率下工作对刻蚀效果的影响。结果表明,玻璃基薄膜可采用2.3 W的刻蚀功率和500 mm·s^(-1)的扫描速率进行刻蚀,柔性PET基薄膜可采用1.2 W的刻蚀功率和500 mm·s^(-1)的扫描速率进行刻蚀;扫描速率越慢、激光功率越高,对薄膜的刻蚀速率就会越快;激光功率过高会导致柔性PET衬底发生高温热熔化而凸起形变,因此刻蚀时应适当降低刻蚀功率。综合而言,采用激光刻蚀法可高效率、高品质地实现对不同衬底上薄膜的图形化制作。

离线式TCO镀膜玻璃炸裂的原因及对策

阐述了采用n AERO辅助气溶胶薄膜沉积技术制备TCO镀膜玻璃时,在TCO玻璃生产线上出现的玻璃连续炸裂的问题,通过分析和多次对加热炉温度曲线、气浮台高度、镀膜腔室尾气排放量、加热炉与镀膜腔室间隙等工艺及设备调整,对可能存在的原因逐一排查,最终确定炸裂的主要因素,并加以改进,使离线式TCO镀膜玻璃炸裂问题得到了最终解决。

Analysis of the application of the laser equipment in the production line of the amorphous silicon film solar cells

The laser equipment is one of the key equipment in the production line of the solar energy. In this article, the author de-scribes the application of the laser equipment in the production line of the amorphous silicon film solar cells, and points out that the stable and exactitude is the key direction of the future development of the laser scribing equipment.

硅薄膜电池前电极TCO陷光结构模拟分析

硅基薄膜电池以其优异性能得到了广泛研究和应用,但还存在转化效率低和光致衰退现象等缺点。为了解决这些问题,研究者在电池中引入了透明导电薄膜层(TCO)。前电极的TCO可以起到增透作用,背电极的TCO则起到了增加反射作用,此外,在TCO表面刻出织构形貌还起到陷光的作用,增加光程,提高吸收效率。本文建立了含有TCO层的硅基薄膜电池模型,利用有限时域差分(FDTD)方法,模拟了不同陷光结构下,光在各电池中的能量密度及其陷光性能。仿真结果显示,三角形TCO层电场强度更高,说明该结构增加了电池中的光程,提高了电池的转化吸收次数和效率,为电池的进一步优化提供了依据。

用于晶硅异质结太阳电池的透明导电薄膜研究进展

提升晶硅异质结(HJT)太阳电池的电流有望进一步提高电池效率,透明导电氧化物薄膜(TCO)是影响HJT太阳电池电流的重要功能层。该文首先介绍了TCO薄膜的自身特性,包括掺杂元素和掺杂比例、制备技术对薄膜特性的影响。同时总结了薄膜特性对HJT太阳电池性能的影响。最后阐述了TCO薄膜应用的最新进展及发展趋势,增加盖帽层或多层TCO薄膜有望改善薄膜整体特性及电池性能。以期指导TCO薄膜特性的优化,从而进一步提高HJT太阳电池效率,加快HJT太阳电池产业化进程。

用MOCVD方法制备ZnO：B透明导电薄膜及其性能优化

采用金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)方法在石英衬底上生长氧化锌(ZnO)薄膜。改变薄膜材料的生长温度和掺杂气体硼烷(B_2H_6)的流速,制备一系列薄膜样品。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透过率、反射率、电阻率和原子力显微镜(AFM)等测试分析,研究了材料生长温度和B_2H_6流速对薄膜生长速度、微观结构、薄膜晶向、光学透过率、光学禁带宽度、电阻率、表面粗糙度等特征参量的影响,经过优化实验条件,获得薄膜电阻率在10^(-3)Ω·cm量级,可见光区域光学透过率在85%以上,成功制备低电阻率高光学透过率的ZnO透明导电薄膜。

ITO透明导电薄膜的研究进展

介绍了ITO薄膜的基本特性和透明导电原理,综述了ITO薄膜主要的制备技术及其研究进展,并指出了不同制备方法的优缺点。还对ITO薄膜晶格常数畸变、载流子浓度上限和最佳掺杂量、红外反射率、光吸收边的移动等基础理论研究进展进行了归纳。今后,还需要在低温或室温ITO薄膜的制备、ITO薄膜的导电机理、纳米尺度ITO材料的特性等方面加强研究。

ITO:Mo透明导电薄膜的制备

利用通过固相烧结法得到的自制靶材,采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同的衬底温度下沉积得到薄膜。通过XRD对它们的晶体结构进行分析,对薄膜断面进行扫描,测量其薄膜厚度。利用四探针法和霍尔效率测试仪,分别对薄膜的电阻率和载流子浓度及迁移率进行测量和分析。最后,用分光光度计对薄膜的透光率进行测量和分析,并计算了薄膜的禁带宽度。结果表明,在500℃下沉积的薄膜综合性能最好,电阻率可达2.611×10-4Ω.cm,透光率在90%以上,禁带宽度为4.29eV。

退火气氛对Al-F共掺杂ZnO薄膜结构和光电性能的影响

用射频磁控溅射法制备了Al-F共掺杂ZnO(ZnO(Al,F))透明导电薄膜,研究了不同退火气氛对ZnO(Al,F)薄膜的结构、电学和光学特性的影响。结果表明:在真空和还原性气氛中退火后的薄膜透光率呈现'蓝移'趋势,在空气中退火处理后的薄膜透光率则表现为'红移';在真空中,400℃×60min的退火处理,使ZnO(Al,F)薄膜的电阻率降低至1.41×10^(-3)Ω·cm,透光率则上升到93%以上,有效提高了薄膜的光电特性;所有退火气氛下,薄膜均具有(002)单一择优取向的多晶六方纤锌矿结构;薄膜的晶粒尺寸为25～30nm。

透明导电氧化物薄膜的研究现状及展望

综述了TCO薄膜的研究现状,ITO和ZAO薄膜是2种主要的TCO薄膜,其中ITO薄膜是目前应用最广泛的薄膜,ZAO薄膜是目前研究的热点,具有替代ITO的潜能。另外,就透明导电膜目前存在的问题以及发展展望进行了分析讨论。

p型晶体硅异质结太阳电池光电特性模拟研究

利用AFORS-HET软件模拟以p型晶体硅为衬底的异质结太阳电池的特性。太阳电池的基本结构为:TCO/n-a-Si∶H/i-a-Si∶H/p-c-Si/Ag,通过改变电池材料的特征参量,分析电池输出特性随相关参量变化的规律。结果表明,与ITO相比,以ZnO为透明导电极的电池在短波光和可见光波段光谱响应更强,短路电流密度和电池效率更高。此外,在所建立的电池模型中,限定掺杂型非晶硅层的厚度为10nm,改变本征非晶硅层厚度,模拟研究找到了电池的短路电流、开路电压、填充因子及光电转换效率随本征层厚度变化的规律和最优值,通过模拟研究发现有背场的双面电池比无背场电池的开路电压增加4.8%,最高转换效率达21.25%。

透明导电薄膜概述

系统的介绍了导电膜分类,并着重描述了第二代光学透明导电隐身膜系 ITO 薄膜的结构、电学性能、光学性能。指出目前国内外的研究重点以及低温成膜技术是 ITO 研究的方向。

ITO透明导电薄膜的制备方法及研究进展

概述了透明导电薄膜的分类及ITO薄膜的基本性质,综述了用于制备ITO薄膜的磁控溅射法、真空蒸发法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、化学气相沉积法,论述了不同制备方法的优缺点。最后,介绍了ITO薄膜的应用现状,并对ITO薄膜的发展趋势进行了展望。