全钙钛矿叠层电池光电转换效率刷新世界纪录

据报道,经国际第三方权威认证机构测试,该校现代工程与应用科学学院谭海仁课题组研发的大面积全钙钛矿叠层组件,稳态光电转换效率高达24.5%,刷新了全钙钛矿叠层组件的世界纪录,相关结果已被收录到《太阳能电池效率表》。近日,该团队相关论文发表于国际学术期刊《科学》。谭海仁坦言,相较于传统的晶硅单结太阳能电池,钙钛矿叠层太阳能电池生产成本更低、更节能。轻量化、柔性化的特点使其更容易弯折,使用场景更多。钙钛矿叠层太阳能电池由电极、钙钛矿吸光层、空穴传输层、电子传输层等结构堆叠而成,宽带隙钙钛矿薄膜和窄带隙钙钛矿薄膜是叠层电池中重要的吸光层。

光栅减反层太阳能电池光电转换效率的研究

运用时域有限差分方法,研究了光栅减反层结构对太阳能电池光电转换效率及储能效果的影响。具体从光栅形状、高度以及光栅表面金属薄膜厚度出发。结果表明经光栅减反层优化表面结构的太阳能电池的光电转换效率显著增大,储能效果大大得到提升。尤其是三角形光栅太阳能电池。随着镀层厚度的增加,储能效果增加,但当薄膜厚度过厚时,储能效果反而降低。

新型太阳电池光电转换效率测量技术研究进展

不同于传统晶硅太阳电池,新型太阳电池的材料组成多样,光谱响应、容性及稳定性等各异,给其光电转换效率等关键性能指标的准确测量带来了巨大挑战。本文结合国内外现状,综述了近几年作者课题组在新型太阳电池效率准确测量技术方面的一些进展,并重点阐述了效率测量方法、标准量值的溯源和确定、光谱失配因子(Spectral Mismatch Factor,MMF)计算及其它影响因素分析等方面的研究成果,希望能够为各类新型太阳电池光电性能的准确表征提供参考。

表面In掺杂TiO2的N719/TiO2-Inx%/FTO薄膜电极的光电转换效率

采用溶胶-凝胶法制备出In表面修饰的TiO2(TiO2-Inx%)纳米粒子,x%代表在In掺杂的TiO2样品中In3+与In3+和Ti4+离子摩尔百分含量.利用二(四丁基铵)顺式-双(异硫氰基)双(2,2-联吡啶-4,4-二羧酸)钌(II)(N719)作为敏化剂,制备出N719/TiO2/FTO(氟掺杂锡氧化物)和N719/TiO2-Inx%/FTO染料敏化薄膜电极.光电转换效率实验表明,在薄膜电极+0.5mol.L-1LiI+0.05mol.L-1I2的三甲氧基丙腈(MPN)溶液+Pt光电池体系中,N719/TiO2-Inx%/FTO薄膜电极的光电转换效率均高于N719/TiO2/FTO,其中N719/TiO2-In0.1%/FTO的光电转换效率比N719/TiO2/FTO提高了20%.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射吸收光谱(DRS)、荧光(PL)光谱和表面光电流作用谱确定了TiO2-Inx%样品中In3+离子的存在方式和能带结构;利用表面光电流作用谱研究了N719/TiO2-Inx%/FTO薄膜电极的光致界面电荷转移过程.结果表明,In3+离子在TiO2表面形成O-In-Cln(n=1,2)物种,该物种的表面态能级位于导带下0.3eV处;在光电流产生过程中,O-In-Cln(n=1,2)表面态能级有效地抑制了光生载流子在TiO2-Inx%层的复合,促进了阳极光电流的增加,从而导致N719/TiO2-Inx%/FTO薄膜电极的光电转化效率高于N719/TiO2/FTO,并进一步讨论了光致界面电荷转移的机理.

纳秒激光与硅电池片光电转换效率变化及机理初步分析

描述了用6ns波长为1064nm的激光在SF6中作用于硅表面产生的锥形微观结构过程，测试了经激光处理及未经激光处理之硅晶片制成的硅电池光电转换效率的变化。实验显示，激光处理后的晶片所制电池其光电转换效率提高，其增加量为未经激光处理的电池效率的10％一15％，对这种变化进行了初步机理分析，认为可能与硅逾量电子结合能和Fermi能级有关。激光处理硅晶片的应用，也会进一步改善硅电池制作工艺。

低能X射线工业CT探测器光电转换效率的研究

光电转换效率是低能工业CT探测器的重要性能参数。分析了几种常用闪烁晶体的发光效率、几何尺寸、发光波长等参数对光电转换效率的影响,并通过实验测试比较了不同厚度(闪烁体沿X射线方向的尺寸)的CsI(TI)和CdWO4闪烁体探测器的光电转换效率。证明在低能工业CT中,CsI(TI)比CdWO4更适合用作X射线探测器闪烁体材料,且闪烁体的厚度对光电转换效率的影响很大。这对优化工业CT系统探测器闪烁体的选型与尺寸设计具有一定的参考价值。

应变纤锌矿In_(x)Ga_(1-x)N/ZnSnN_(2)核/壳量子点太阳能电池的光电转换效率

在有效质量近似下,考虑晶格失配产生的应变影响对材料性质的调节,从理论上研究了应变纤锌矿In_(x)Ga_(1-x)N/ZnSnN_(2)核/壳量子点太阳能电池的光电转换效率、开路电压和短路电流密度随核、壳尺寸的变化关系,以及In含量光电转换效率的关系。数值计算结果表明:随着核尺寸的增加,开路电压随之增加,而短路电流密度与光电转换效率则减小;随壳尺寸的增加,开路电压单调递减,短路电流密度和光电转换效率则单调递增;光电转换效率随In组分增加单调递增。此外,应变会使得量子点带隙变大,从而导致开路电压增大,而光电转换效率和短路电流密度则减小。

三波长激光照射下砷化镓聚光电池光电转换效率的研究

三结砷化镓叠层电池(InGaP/GaAs/Ge)耐强光、光电转换效率高且温度特性好,是激光无线电能传输系统中光电转换组件的理想材料。基于三结砷化镓叠层电池的光谱响应曲线,以532、808和980nm三种波长激光组合入射,在保证入射总功率密度为2W/cm2的条件下,研究了三种波长入射激光的不同功率配比对其光电转换效率的影响。结果表明,在532、808和980nm三种波长入射激光功率配比为7∶8∶5时,光电转换效率最高,为33.549%。该研究对提高三结砷化镓电池的转换效率有一定的应用价值。

渐变带隙Cd_(1-x)Zn_xTe太阳电池光电转换效率的数值模拟

Cd_(1-x)Zn_xTe是直接带隙半导体材料,其禁带宽度随x值的变化在1.45eV～2.26eV间连续可调。将具有渐变带隙结构的材料作为太阳电池的光吸收层,可以在近背表面的薄层内产生一个准电场。该电场不仅能将俄歇复合发生的位置有效局域化,而且还可降低由表面复合引起的载流子损耗,增强光生载流子的收集效率,进而提高电池的光电转换效率。用渐变带隙Cd_(1-x)Zn_xTe多晶薄膜替代了传统CdTe薄膜太阳电池中的均匀相CdTe光吸收层,并用AMPS软件模拟分析了渐变带隙Cd_(1-x)Zn_xTe太阳电池的光电响应特性。经计算,该电池在理想情况下(无界面态、有背面场,正背面反射率分别为0和1)的光电转换效率高达41%。

太阳电池的种类及光电转换效率的研究

随着光伏技术的发展,光电材料成本不断下降,光电转换效率逐渐提高,太阳能光伏发电作为一种绿色、可再生的发电方式越来越显现出其优越性。这里介绍了太阳能电池的种类和研究现状,分析太阳能板材料对光电转换效率的制约,从结构改进和创新、开发新材料等方面探讨进一步提高光电转换效率的方法,为今后太阳能行业的研究发展提供思路。

基于PMo_(12)修饰的TiO_2纳米管薄膜光电转换效率提升研究

为了抑制TiO_2纳米管薄膜发生光电转换时电子-空穴的复合,提高该纳米管薄膜的光电转换效率,文章利用H3PMo_(12)O40(PMo_(12))修饰TiO_2纳米管薄膜,然后将修饰后的纳米管复合薄膜组装成光伏电池,最后测量该光伏电池的光电转换效率,以此来研究PMo_(12)对TiO_2纳米管薄膜光电转换效率的影响。分析结果表明:利用PMo_(12)修饰的TiO_2纳米管薄膜的光电转换效率为5.4%,未利用PMo_(12)修饰的TiO_2纳米管薄膜的光电转化效率为0.36%,这说明PMo_(12)能够极大地提升TiO_2纳米管薄膜的光电转换效率。

多晶硅太阳电池光电转换效率模拟分析及验证

建立了一个可用于冶金法多晶硅太阳电池的一维模型,基于模型计算分析了晶粒尺寸和晶界复合速率对太阳电池光电转换效率的影响。在实验室实际制备了物理冶金法多晶硅电池,测试结果验证了仿真结果的有效性。研究结果表明,当晶粒尺寸大于5 mm时,电池的光电转换效率较高,在晶界复合速率较低的情况下,可以适当放宽对晶粒尺寸的要求。

LED光电转换效率测试及应用研究

LED散热仿真或散热设计过程中需要通过光电转换效率来评估LED的实际发热量,而当前LED生产厂家只提供瞬态(冷态)测试数据,与实际LED工作时稳态(热态)的数值存在一定的误差。研究了功率型白光发光二极管(LED)光电转换效率随热沉温度变化的关系。实验表明,在热沉湿度25°C^75°C的范围内,光电转换效率随着热沉温度的升高而逐步减小。通过实验研究,得出常用LED在不同热沉工作温度下的光电转换效率值,对LED散热设计和热学仿真计算具有重要的指导实践意义。

基于Griddler模拟的采用SWCT的TOPCon光伏组件的光电转换效率与成本分析

提效降本是光伏技术持续发展的动力,银浆成本是太阳电池非硅成本的主要组成部分,而SmartWire连接技术(SmartWire connection technology,SWCT)可以大幅降低太阳电池中的银浆用量。利用Griddler软件建立了应用SWCT的TOPCon太阳电池等效模型,基于该等效模型的模拟结果发现,与常规TOPCon光伏组件相比,当采用SWCT的TOPCon光伏组件采用18条直径为260μm的焊带时,可以使其光电转换效率提升0.10%、组件内单片电池的成本比常规光伏组件的下降0.07元/片;当采用SWCT的TOPCon太阳电池的前表面细栅宽度降至20μm、细栅高度降至5μm时,可以使此类光伏组件的光电转换效率提升0.09%、组件内单片电池的成本比常规光伏组件的下降0.33元/片。

二维范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe(X=Bi,Sb)的光电性能

设计二维半导体范德瓦耳斯异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略.本文构筑了二维钙钛矿Cs_(3)X_(2)I_(9)(X=Bi,Sb)和铟锡InSe的范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe.基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了其几何、电子结构、光学性质.研究表明,二维Cs3Bi2I9/InSe和Cs3Sb2I9/InSe异质结为II型能带排列,且带隙分别为1.61 eV和1.19 eV,可见光和紫外光范围内具有较高的吸收系数.基于形变势理论和类氢原子模型的计算,二维Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe异质结显示了较高的电子迁移速率和激子结合能.基于Ⅱ型排列的能带结构和肖克利-奎伊瑟极限(Shockley-Queisser limit),对比研究了光电转换效率.此外,进一步探究了双轴应变对二维异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe光电特性的调控及其规律.上述研究为未来设计高效的二维范德瓦耳斯光电子器件提供了理论依据.

基于VC++的光电转换效率IPCE测试系统研制

研究了太阳能光电材料光电转换效率(Incident Photon-to-Current Efficiency,IPCE)的测试方法。基于VC++,采用异步等效法,研制成了一种由单色仪、斩波器、恒电位仪、锁相放大器、计算机组成的光电材料光电转换效率测试系统。该系统可对各种半导体材料的IPCE性能进行测试,能正确实时显示所测样品的谱图。该系统具有较高的自动化程度和较强的数据处理功能,并广泛用于本科研组的太阳光催化分解水制氢材料光电性能的测试,测试结果稳定可靠。

太阳能电池光电转换效率的分析研究

本文先分析影响太阳能电池光电转换效率的主要因素,然后分析常规工艺PN结太阳能电池和MIS太阳能电池转换效率低的原因。在此基础上,1983年4月笔者对电池的内部结构进行了改进,并研制出一种新型太阳能电池——MINP太阳能电池,使电池的转换效率从10%左右提高到17%。

钙钛矿太阳能电池光电转换效率研究进展

近年来能源短缺、环境污染成为了现代社会的突出问题,而大力发展和推广清洁能源技术是解决这两大难题的有效手段,怀着缓解能源问题的热忱,我们在此方面进行了一些调查。本文简要回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历史,并主要介绍了降低载流子复合几率、改善制备工艺、应用新材料等提高钙钛矿太阳能电池效率的方法,最后总结和展望了钙钛矿太阳能电池仍待改进的一些问题和发展方向。

基于全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池的光电性能研究

钙钛矿太阳能电池具有制作工艺简单和光电转换效率高等优点,成为光伏领域研究的热点。而全无机钙钛矿太阳能材料CsPbBr_(3)具有较强的稳定性,是具有竞争力的钙钛矿光吸收材料。主要利用SCAPS-1D软件构建了FTO/TiO_(2)/CsPbBr_(3)/Cu2ZnSnS4(CZTS)/Ag平面异质结结构。研究了全无机钙钛矿材料CsPbBr_(3)厚度和带隙对钙钛矿太阳能电池的影响。

钙钛矿高转换效率光伏材料合成技术进展综述

光伏发电系统具有显著的能源、环保与经济效益,能显著降低碳排放,未来将成为世界能源供应的主体。随着社会对能源绿色化意识的逐渐提高和化工合成技术的进步,高光电转换效率太阳能电池的研究和开发已成为当下研究热点。其中,钙钛矿(ABX3)材料由于其光电转换效率高、成本低以及光学可调性强等优点而成为新一代太阳能电池最有前途的材料之一。重点介绍钙钛矿太阳能电池发电原理与发展现状,并从不同化学成分角度分析比较了不同类型太阳能电池的技术优势和发展前景,包括有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池、无机钙钛矿太阳能电池、纳米尺度无机钙钛矿材料及其他类型太阳能电池材料,为下一步钙钛矿高转换效率光伏材料合成技术发展路线提供了参考。