Preparation and Performance Research of CuInSe₂Materials Applied in Solar Cell

At present, CuInSe2 (referred to as CIS) semiconductor has become one of the hot points in solar cell field at home and abroad for its excellent performances, such as direct bandgap, high light absorption coefficient, high photoelectric conversion efficiency and long-term stability. In this paper, the CIS bulk materials are prepared by the horizontal Bridgman method with double-heat sources, the crystal structure, microstructure morphology and composition of the samples are analyzed in X-ray diffraction instrument (XRD) and scanning electronic microscope (SEM) with Energy Dispersive X-ray Spectrum (EDX), and surface electrical state and electrical properties of the samples are characterized in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and four point resistivity test system. The results show that the CIS crystal was grown, and that the conductive performance of the samples is good which display the characteristics of p-type semiconductor. Furthermore, a thin film CIS sample was obtained by argon ion-beam scanning bombardment, and it has high solar energy absorptivity and the bandgap of 0.99 eV analyzed in Ultraviolet-visible Spectrum that is suitable for solar cell. Keywords:

考虑湿度气压影响的瓷绝缘子沿面类辉光放电仿真及其紫外光谱特性分析

为研究湿度和气压对瓷绝缘子沿面类辉光放电日盲紫外波段光辐射的影响机制,结合试验和仿真模型,从宏观、微观两个角度分析了湿度和气压对放电点日盲紫外波段光辐射产生过程的影响特性。该文首先搭建了污秽瓷绝缘子放电试验平台,利用光谱仪测量了不同湿度和气压下240~280 nm日盲紫外波段的放电发射光谱。根据发射光谱的特征谱线,确定了放电时产生日盲紫外波段光辐射的激发态N2和NO分子的具体退激跃迁反应。基于试验,利用有限元软件建立了瓷绝缘子沿面类辉光放电的二维仿真模型,主要考虑了25种粒子和37个化学反应,其中包括与产生日盲紫外波段光辐射有关的2种激发态粒子及9个相关化学反应。在模型中分别改变湿度和气压,得出了2种激发态粒子的粒子数密度及生成速率的变化特性,与试验中不同湿度和气压下的日盲紫外波段光辐射强度的变化特性进行对比分析可知,湿度、气压通过影响2种激发态粒子的产生与淬灭过程,改变了光辐射的强度。

太阳远紫外在临近空间的辐射特性研究

太阳远紫外辐射是临近空间能量输入的主要来源之一,临近空间环境对太阳爆发活动的响应是有待深化研究的重要科学问题。对太阳远紫外在中高层大气的辐射特性进行研究,是研究临近空间大气成分与密度变化、光化学反应以及动力学过程的重要基础。利用FISM2耀斑模型计算的远紫外数据和MSIS-E-00模型提供的地球中高层大气数据,将120~190 nm的太阳远紫外辐射分为7段,使用基于Lambert-Beer定律的大气辐射传输方法进行数值模拟。选取2010年1月至2020年12月共11年间的150组耀斑数据,利用时间滞后互相关(TLCC)评估了太阳远紫外辐射和软X射线的耀斑峰值时间差,使用最小二乘法(LS)计算了二者的耀斑峰值流量关系,然后利用大气辐射传输方法计算了耀斑爆发时太阳远紫外在临近空间(20~100 km)的光谱特性、流量变化以及加热率变化,最后计算了太阳远紫外辐射在地球大气中的沉积情况。计算结果表明,在太阳耀斑爆发过程中,远紫外辐射的流量出现明显变化,流量峰值比软X射线提前240 s左右;远紫外辐射与软X射线的流量峰值近似线性相关,大于140 nm波段的系数随波长的增加而增大;在20~100 km的临近空间范围,太阳远紫外光谱几乎被完全吸收,但由于大气成分特殊的吸收窗口结构,185~190 nm波段的部分光谱可到达20 km高度;临近空间区域内,太阳耀斑爆发时与爆发前的远紫外流量比值在7个波段均为2.0左右,峰值加热率的比值分别为1.22,1.88,1.35,1.42,1.23,1.08和1.11。验证了在临近空间利用远紫外辐射感知太阳耀斑的可行性,为临近空间光学探测实验提供理论依据,为大气反演等相关研究领域提供参考。

地外太阳紫外光谱测量

介绍了我国自主研制的用于地外太阳紫外光谱测量的FY-3紫外臭氧垂直探测仪,利用该仪器成功获得了地外太阳紫外光谱数据。该紫外臭氧垂直探测仪是一台结构紧凑,工作波段为160～400nm的紫外-真空紫外光谱辐射仪。报导了该探测仪的组成和工作原理,描述了它的3种工作模式,即大气模式、太阳模式和标准灯模式。介绍了太阳模式下该探测仪的光谱辐照度定标,受光源性能所限,光谱辐照度定标分160～300nm和250～400nm两个波段进行。最后,给出了利用紫外臭氧垂直探测仪获得的太阳紫外光谱和数据处理结果。结果表明,利用该探测仪在轨获得的160～400nm太阳连续光谱和250～340nm间12个特征波长的太阳分立光谱与美国SBUV/2获得的测量数据的一致性在±5%以内。

“日盲”紫外光通信系统传输距离的仿真计算

依据Lambert定律对强度调制/直接探测紫外光通信系统的接收光功率计算公式进行推导,公式表明,距离平方反比衰减和大气透射比衰减是导致接收光功率随距离增大迅速衰减的主要因素,提高通信系统的传输距离只能依靠优化收发系统参数实现;重点针对引起大气透射比衰减的主要因素,利用大气传输软件MODTRAN进行仿真,结果表明,不同大气模型、天气条件和臭氧浓度对大气透射比衰减产生较大影响,从而影响系统的工作距离;根据理论和仿真结果计算出“日盲区”分别在三类主要因素影响下的大气透射比系数的量值,为“日盲”紫外光通信系统工作距离的定量估算提供实用、有效的方法。

可见到近红外波段整层大气光谱透过率的测量研究

利用太阳光谱辐射计进行了可见到近红外波段整层大气连续光谱透过率的测量研究·在对太阳辐射计可靠定标的条件下,通过测量太阳直射光谱,运用Langley方法推算到达大气层顶的太阳辐射,最终获得了该波段范围内的连续大气光谱透过率及特殊波长上的透过率的实际变化情况·通过分析晴天无云大气条件下不同时间、不同气溶胶含量、不同季节、不同气溶胶模式下的大气透过率特征,初步获得了其变化规律,为大气层外目标探测提供了一些基础·

非直视紫外光通信单次散射传输模型研究

依据Lambert定律建立了非直视紫外光通信系统单次散射传输模型。模型表明:大气传输中的两次斜向传输引入的大气透射比衰减,大气散射衰减和距离平方反比衰减是导致接收光功率随距离增加迅速衰减的主要因素。为便于实际计算,对建立的散射传输模型做了合理的计算简化,经实验验证简化后的传输模型计算结果与实验结果吻合较好。利用简化后的传输模型可以方便有效地计算出非直视紫外光通信接收机在不同距离下的接收功率和路径传输损耗,进而可以迅速、有效地计算和评估已知参数的非直视紫外光通信系统的极限工作距离。

红外窗区大气透过率的测量

文章主要介绍了红外窗区太阳光谱测量的实验装置,观测方法和数据处理方法。处理了2390—3470cm^(-1)和750—1300cm^(-1)区域内的太阳光谱资料,得到了它们的大气透过率数据,并对处理结果进行了初步分析。我们认为这些大气透过率对气象卫星遥感仪器红外窗区通道选择和卫星气象资料反演等都是有用的。

利用太阳测量整层大气光谱透过率

简要介绍了利用太阳辐射测量整层大气光谱透过率的实验装置、测量原理和数据处理方法。为得到大气光学参数的实际变化规律,设计了由宽光谱范围的平场凹面光栅和高灵敏度的线阵CCD构成的硬件系统,利用太阳直接辐射测量其连续光谱,使用Langley拟合方法进行定标,通过运算得到了实际天气条件下的大气光谱透过率。将实测结果与现有其他设备的测量数据进行了对比,证明了测量结果的可靠性。

荒漠地区直接太阳光谱的测量

本文报道了“HEIFE”计划1991年4月和10月两次加强观测期在平川荒漠地区进行的直接太阳光谱的观测结果。通过对该地区太阳光学特性的分析得出:(1)波长λ=500nm处4月和10月晴天条件下平川荒漠地区大气光谱透明度平均为0.723。(2)(?)ngstr(?)m浑浊系数β和波长指数α之间有很好的负相关,用函数β=Ae_(Ba)拟合,其相关系数达0.872。(3)气溶胶的光学厚度不仅与地面气溶胶的粒子数有关,而且还依赖于气溶胶的谱分布、垂直廓线和粒子的物理化学成分。

光栅色散型成像光谱仪的在轨光谱定标方法研究

精确的光谱定标是定量化反演地物信息的前提与基础。光栅色散型可见近红外成像光谱仪(VNS)主要用于海洋水色遥感和海岸带监测,采用推扫式成像方式,工作波段范围覆盖400~1 040nm,空间维视场像元总数为1 024,共设置256个光谱通道,光谱采样步长为2.5nm。针对仪器入轨后可能发生的光谱通道中心波长漂移或通道宽度展宽问题,基于光谱特征曲线匹配思想,提出了利用太阳大气廓线和星上定标器镨钕特征光谱进行在轨光谱定标的新方法。开展了在轨光谱真实性检验与定标的地面模拟实验,采用最小差值与相关系数联合算法对数据进行了处理。以大气氧气吸收763nm波段为例,介绍了在轨光谱定标的步骤。给出了太阳夫郎和费517nm、Pr-Nd玻璃685nm和氧气吸收763nm三个典型波段对应VNS的光谱通道的定标结果:三个通道穿轨视场Smile效应幅度相近,约为0.6nm;中心波长漂移方向和大小各异,分别为0.707,-0.369和0.293nm;对穿轨方向各像元的测量值进了二次曲线拟合,763nm通道标准偏差小于另外两个通道,三个通道的光谱定位精度较高优于0.176nm。为成像光谱仪开发出一种适用的在轨光谱定标算法。

基于反射镜表面粗糙度计算极紫外望远镜分辨率

针对短波段成像系统中的散射问题,提出了一种基于反射镜表面粗糙度来计算极紫外太阳望远镜工作波段分辨率的方法。首先分析了两镜系统中散射光线的传播,讨论了反射镜表面粗糙度相对波长的比值与像面光强分布的关系。分频段测量了反射镜的表面粗糙度,利用k-相关模型拟合出全频段的一维功率谱密度(PSD)。数值计算结果表明:在1/D到1/λ(λ为入射光波长)的空间频率范围内,主次镜的有效均方根表面粗糙度分别为0.59nm和0.77nm。利用Ze-max光学设计软件,建立了包含反射镜表面粗糙度测量数据的极紫外(EUV)望远镜非序列模型,该计算模型能够反映出反射镜表面散射对像面分辨率的影响,结果显示,在30.4nm波段,包含80%的能量半径从3.9μm增大到4.3μm,望远镜在工作波段相应的分辨率为0.25″,满足设计要求。

太阳紫外辐射光谱的光学多道探测与分析

报道了自行研制的紫外CCD光学多道分析器及其在太阳紫外辐射光谱探测中的实际应用。紫外多道分析器光谱探测范围200-1100nm，光谱分辨率0．1nm，光谱探测灵敏度0．02 lx。进行了成都地区UVA和UVB波段太阳紫外辐射光谱的实时探测，与常规的太阳紫外辐射探测仪器测量结果进行了比对，得到很好的相关。对所探测的太阳紫外辐射光谱进行的初步分析表明：太阳紫外辐射在一天内早晚小、中午大，与太阳天顶角（SZA）变化呈相反相关。UVB和UVA波段内不同波段的辐射量不同，长波段的辐射量一般比短波段的辐射量大。云和气溶胶对紫外辐射有重要影响，云对不同波长的辐射衰减不同。

原子氧与紫外综合辐照对Kapton/Al性能的影响

Kapton/Al薄膜二次表面镜是一种广泛应用的热控涂层,用于维持航天器表面正常的工作温度。本文利用激光源原子氧设备对Kapton/Al薄膜二次表面镜进行了原子氧与紫外综合辐照试验,试验前后通过高精度微量天平、扫描电镜、紫外-可见-近红外分光光度计及X射线光电子能谱仪等测试分析手段观察了材料质量损失、表面形貌、光学性能随辐照时间的演化规律,分析了试验前后Kapton/Al薄膜二次表面镜表面成份的变化。结果表明:Kapton/Al薄膜二次表面镜的质量损失随辐照时间的增加呈线性增大,原子氧与紫外综合辐照造成的质量损失明显高于单独原子氧作用产生的质量损失;试验后试样表面呈"地毯"状形貌,且随辐照时间的增加表面粗糙度变大;Kapton/Al薄膜二次表面镜的光谱反射系数随综合辐照时间的增加而降低,致使太阳吸收比的变化不断增大;试验后试样表面成份变化明显,说明原子氧和紫外环境与Kapton/Al薄膜二次表面镜表面发生了复杂的物理化学作用。

一种紫外光谱测量的微型光纤光栅光谱仪设计

介绍了用于太阳紫外光谱250nm～450nm测量微型光纤光栅光谱仪.该谱仪采用C-T正交型结构,采用滨松自扫描光电二极管阵列(SSPD)为探测元件.介绍了谱仪的辐射定标和探测器驱动及数据采集电路设计,讨论了积分时间与信噪比之间的关系.

成都地区太阳紫外辐射光谱的观测与分析

利用紫外CCD光学多道分析器,对成都地区2006年3月至7月UVA和UVB波段太阳紫外辐射光谱进行了观测,对这一地区紫外辐射的基本特征进行了统计分析。分析表明:太阳紫外辐射在一天内早晚小,中午大,一年中6月份达到最强,与太阳天顶角的变化密切相关;UVB辐射积分通量远小于UVA辐射积分通量,其比值一般小于0.04,在天气晴好时下午大于上午;雾能导致UVB辐射积分通量与UVA辐射积分通量的比值增大,其原因是雾对UVA辐射衰减强于对UVB辐射衰减;云对太阳紫外辐射存在异常吸收。

在氩气氛下生长的C_(60)薄膜的结构与特性

采用惰性气氛蒸发法制备 C6 0 薄膜 ,用原子力显微镜 (AFM)、X射线衍射 (XRD)、红外光谱 (IR)及紫外 -可见光谱研究了在氩 (Ar)气氛下生长的 C6 0 薄膜的表面形貌、结构及光吸收特性 .AFM测量表明在 Ar气氛下生长的C6 0 薄膜的表面生长岛更尖锐 ,并且有较大直径的表面粒子 .由紫外 -可见光吸收谱测量发现 Ar气氛下生长的 C6 0 薄膜的强度和吸收峰位置与在真空下生长的 C6 0 薄膜比较有大的红移 .可求出在 Ar气氛下生长的 C6 0 薄膜的光学禁带宽度 Eg=2 .2 4e V,比在真空下生长的 C6 0 薄膜禁带宽度 (2 .0 2 e V)要大 .与真空下生长的 C6 0 薄膜比较 ,Ar气氛下生长的 C6 0 薄膜的红外谱没有变化 ,但 X射线衍射表明其结构从面心立方 (fcc)相变成 fcc相与六角密堆 (hcp)

紫外线对气体放电的影响及其研究方案设计

为研究高海拔地区太阳紫外线辐射对高电压输电工程中空气间隙放电的影响,在总结相关理论的基础上指出应着重研究空气对中长波紫外线的吸收系数,从而在粒子平衡方程中引入紫外线对光电离的影响;其次通过整理相关气象资料,得到了高海拔地区太阳紫外线辐射的基本特征:辐照强度在0～110 W/m2之间,紫外线光谱分布在280～400 nm波长范围内;最后利用超高压氙灯和超高压汞氙灯两种光源分别模拟太阳紫外线辐射。比较发现,氙灯模拟效更佳。基于测量数据提出了改进模拟效果的方案:一方面应该将模拟光源的光谱中波长<280nm部分紫外线过滤;另一方面将多盏氙灯适当组合,实现大面积、高强度、均匀照射。

高层大气臭氧对于太阳紫外辐射27天波动的响应

本文利用ＳｏｌａｒＭｅｓｏｓｐｈｅｒｅＥｘｐｌｏｒｅｅｒ（ＳＭＥ）卫星１９８２年和１９８３年太阳紫外辐射和赤道地区５０－９０ｋｍ臭氧分布的红外观测资料，对臭氧对太阳紫外辐射２７天振荡的响应进行了研究，并且利用大气光化波动模式对其进行了理论计算，计算结果与实测结果基本一致．

可见到近红外波段整层大气透过率的测量

通过测量太阳辐射值计算整层大气透过率的方法简单易行且精度高。利用自行研制的整层大气透过率仪测量可见到近红外波段的太阳直接辐射连续光谱,在可靠定标的基础上,推算出实际天气条件下的整层大气光谱透过率。利用Langley-plot方法对整层大气透过率仪进行标定,得到了仪器标定结果和不同时刻整层大气透过率随波长变化的曲线。将计算得到的整层大气透过率与太阳辐射计PGS-100的测量和MODTRAN计算的结果分别进行了比较,发现有较好的一致性,从而证明整层大气透过率仪设计合理,测量数据可靠。