硅片切割线痕对太阳电池电性能影响的研究

金刚线切割是目前光伏行业主要的单晶硅片切割方式,但硅片被切割后其表面会留有线痕。首先对切割线痕在硅片表面的分布状态及线痕形貌在硅片碱制绒前后的变化进行了量化分析,然后针对硅片表面不同线痕深度对太阳电池电性能及良率的影响进行了研究,最后在硅片线痕深度小于等于15μm的基础上,分析了硅片线痕对细栅的影响机理。得到以下结论:1)金刚线切割的硅片存在多种状态的线痕,碱制绒只是在微观层面形成了金字塔结构,但并不能改变线痕宏观层面的轮廓曲线。2)切割线痕会造成硅片表面形成V形沟壑,且当细栅与沟壑垂直时,会对丝网印刷时栅线的连续性造成一定影响。3)对于线痕深度为10~15μm的硅片,采用细栅垂直于线痕的丝网印刷方式时,太阳电池出现了严重的EL断栅及发黑现象,并且影响到其电性能;而采用细栅平行于线痕的丝网印刷方式时,降低了EL断栅概率,并且太阳电池电性能基本不受影响,但存在一定概率的局部印刷粗细不均的情况。该研究对提升太阳电池光电转换效率和良率有积极的参考价值。

基于Fraunhofer线的小麦条锈病荧光遥感探测

【目的】遥感监测小麦条锈病比传统调查方法更省时、省力并能实现大范围实时监测。【方法】田间人工诱发产生不同发病等级的小麦条锈病群体,采用ASD光谱仪的Radiance方式对其冠层光谱进行了测定。通过比较目标和参考板太阳光谱中两个氧吸收波段的Fraunhofer线深,计算植株发射的叶绿素荧光。【结果】760nm处叶绿素荧光与病情指数高度负相关,688nm处叶绿素荧光与病情指数高度正相关。并且随着病情指数的升高,作为反映植物胁迫状态的荧光比值指标F688/F760亦随之增大。另外对单叶相关光合指标测试结果表明,随着病叶严重度水平的升高,SPAD、荧光参数Fv/Fm和Yield以及净光合速率均有不同程度的下降。【结论】利用Fraunhofer线原理提取的日光诱导荧光信息可以反映田间小麦条锈病的发病状况,为病害的遥感监测提供了又一途径。

空间用GaInP/GaAs/Ge太阳电池栅线仿真

准确的仿真模型是设计太阳电池栅线的关键。从受光面发热损失、细栅遮挡损失、细栅发热损失入手,建立了空间用GaInP/GaAs/Ge太阳电池栅线仿真模型。设计了以表面薄层电阻、细栅形状、细栅间距为变量的验证实验,制备的样品效率与仿真预计效率吻合良好。应用栅线模型在两种类型的3 cm×4 cm尺寸空间用GaInP/GaAs/Ge太阳电池进行栅线优化,两种太阳电池经优化后转换效率分别提升了0.19%和0.29%,证明该栅线设计模型准确,应用效果良好。

基于硅纳米线的PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池结构优化及实验研究

硅纳米线(silicon nanowires,SiNWs)越长,光学性能越好,但这会使太阳电池的电学性能损失越来越大。采用模拟和实验的方法,对PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池的SiNWs进行优化,重点研究了SiNWs长度造成的表面复合速率和串联电阻对太阳电池性能的影响。结果表明,随着SiNWs长度的增加,表面复合主要影响开路电压,对太阳电池的性能影响较大;串联电阻主要影响填充因子,对太阳电池的性能影响较小。实验证明,当SiNWs长度为246nm左右时,PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池的转换效率最高,为12.88%。研究结果可为含SiNWs的硅基太阳电池的设计提供指导。

电纺SnO_(2)∶PVP复合纳米线/带制备及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

利用静电纺丝技术制备SnO_(2)∶聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纳米线(NW)和纳米带(NB),然后将其应用到钙钛矿太阳能电池(PSC)来提高器件性能。首先利用静电纺丝和高温氧化制备出表面光滑、分布均匀、覆盖率可控的SnO_(2)∶PVP NW,随后通过溶剂处理展宽得到SnO_(2)∶PVP NB。分别将其作为电子传输层应用于钙钛矿太阳能电池,器件结构为氧化铟锡(ITO)/SnO_(2)/SnO_(2)∶PVP NW(NB)/FAx MA1-xPbIyCl3-y/Spiro-OMeTAD/Ag。研究发现,在纺丝接收时间70 s内,覆盖率随接收时间线性增加。与参考器件相比,覆盖率31%的SnO_(2)∶PVP NW加入钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)基本没有变化。将溶剂处理后得到的SnO_(2)∶PVP NB加入钙钛矿太阳能电池,其器件的PCE从18.52%提高到20.96%。同时,由于PVP对钙钛矿具有良好的钝化作用,器件的稳定性也得到较大的改善,12天后归一化效率仍然保持在约90%。

金属纳米线透明导电电极应用于钙钛矿太阳能电池的研究进展

对金属纳米线作为透明导电电极材料的优势及该电极应用于钙钛矿太阳能电池领域所取得的成果进行了综述;重点介绍了银纳米线(AgNW)和铜纳米线(CuNW)的合成方法与透明导电电极的沉积方法,以及金属纳米线透明导电电极对于钙钛矿太阳能电池的光电转换效率等光电性能的影响,并综述了两种金属纳米线材料在导电性、稳定性、抗弯折性以及抗氧化性等方面所存在的局限与改进方法;总结了近年来金属纳米线透明导电电极的研究进展及其在钙钛矿太阳能电池透明导电电极领域的研究成果。最后,对于金属纳米线透明导电电极所具备的优势和所面临的挑战进行了总结,并对该领域的未来发展趋势进行了展望。

平面线聚焦菲涅尔透镜的聚焦变化研究

针对平面线聚焦菲涅尔太阳能聚光透镜在光线倾斜入射条件下的焦距变化问题,从菲涅尔透镜结构、材料折射率以及光线倾斜入射角对其焦距的影响出发,分析得出兼顾许用倾斜入射角范围大和焦距变化范围小的设计参数。进而示例设计宽度为200 mm、焦距为300 mm、材料折射率为1.5的平面线聚焦菲涅尔透镜,分析其焦距变化特性,并采用缩短接收面与菲涅尔透镜之间安装距离的方法,分析得到适用于该菲涅尔透镜的最佳接收器宽度和安装位置,使其许用光线倾斜入射角范围达到±40°以上,以此维持平面线聚焦菲涅尔太阳能聚光器的有效工作时间达到接近6 h。

单晶二氧化钛纳米线的制备及其在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

采用强碱水热法制备单晶二氧化钛纳米线(SCTNW),在高压高温和强碱作用下,二氧化钛颗粒的(010)晶面被NaOH溶液侵蚀,生成钛酸钠(Na2Ti4O9);经过酸洗后,生成钛酸水合物(H2Ti4O9·H2O),钛酸水合物之间通过氢键连接成线状;烧结失水后,最终形成SCTNW.通过透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量散射谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段进行表征和测试,分析了SCTNW的形成过程,探讨了水热时间对SCTNW形成的影响;将获得的SCTNW共混在二氧化钛纳米颗粒的胶体中,采用刮涂法在柔性钛箔上制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极,通过扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗谱(EIS)、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计和电池光电性能等表征和测试,探讨了SCTNW的共混量对柔性DSSC光电性能的影响.实验结果表明:当共混7.5%(w)的SCTNW时,所制备的柔性DSSC在100mW·cm-2模拟太阳光照下,光电转换效率达到6.48%.

基于夫琅和费暗线原理的太阳诱导叶绿素荧光仪

叶绿素荧光技术是探知植物生理状态及其与环境关系的理想方法。太阳诱导叶绿素荧光可以利用夫琅和费暗线原理进行提取。阐述了夫琅和费暗线探测自然光条件下光合作用荧光的基本原理和方法,以及波长760 nm叶绿素荧光探测仪的光学系统、仪器硬件组成及其各部分功能、仪器的软件设计。通过与ASD地物光谱仪器的对比试验表明,研制的太阳诱导叶绿素荧光测量的数据与地物光谱仪测量的数据相关系数都大于0.9。基于夫琅和费暗线原理的太阳诱导叶绿素荧光探测仪器提供了一种低成本、实时测量作物冠层太阳诱导叶绿素荧光的方法和仪器。

太阳能多晶硅片表面线状缺陷的形貌特征及形成原因

研究了定向凝固生长的多晶硅线切割过程中在多晶硅片表面产生的线状缺陷的形貌特征及其形成机制。分别采用扫描电子显微技术和X射线衍射技术对多晶硅片线切割引起的线状缺陷的形貌特征及夹杂物进行研究,结果表明:多晶硅片表面线切割过程中形成的线状缺陷是因SiC夹杂物的存在而引起的,当切割钢丝与多晶硅中的SiC夹杂物相遇时,在拉力作用下钢丝爬越SiC夹杂物,同时在SiC夹杂物的表面发生研磨现象,在多晶硅片表面留下线状缺陷。

太阳电池栅线的设计

本文分析了主线上的电压降对电池栅线设计的影响.讨论了电池的功率损耗与电池栅线尺寸及厚度的关系。

新型菲涅尔线聚焦聚光太阳电池组件研究

以聚甲基丙烯酸甲脂为材料 ,采用热压成型工艺加工成型线聚焦菲涅尔聚光透镜 (8× ) ,可用于空间、地面光伏系统太阳电池组件的聚光系统 ,并对在其聚光条件下 ,太阳电池的电流电压特性进行测试 ,结果表明 ,该菲涅尔线聚焦棱镜能有效提高太阳电池的单位输出功率 模具的机械加工精度和光学抛光精度低 。

GaAs纳米线阵列太阳能电池的设计与优化

为了得到纳米线阵列太阳能电池的最优转换效率,通过仿真计算对GaAs轴向pin结纳米线阵列进行了结构优化.首先利用三维有限时域差分法分析了GaAs纳米线阵列的光吸收特性,并对其直径、密度等结构参量进行优化,优化后的GaAs纳米线阵列的光吸收率可达87.4%.在此基础上,利用Sentaurus软件包中的电学仿真模块分析了电池的电学性能,并根据光生载流子在纳米线中的分布,对轴向pin结结构进行优化,最终优化过的太阳能电池功率转换效率可达到17.6%.分析结果表明,通过钝化处理以降低GaAs纳米线的表面复合速率,可显著提升电池的功率转换效率,而通过减小纳米线顶端高掺杂区域的体积,可减少载流子复合损耗,从而提高电池效率.该研究可为制作高性能的纳米线太阳能电池提供参考.

全平面镜线反射太阳聚光器的光学设计

为了降低太阳能聚光器的成本,在线聚光菲涅耳集热器中常使用平面镜作为反射镜的组成元素。根据菲涅耳线聚光理论,提出了使用全平面的窄条镜按一定角度布置于跟踪托架上构成不同焦距的初级反射镜单元,由多块跟踪镜单元组成初级反射镜场的设计方法,采用新的次级反射器设计思路,设计了双圆弧形二次反射聚光器。采用平板玻璃镀银镜为初级反射镜材料,设计制作了试验装置,从光线跟踪模拟和实际试验都具有很好的聚光效果。该反射镜单元的设计具有低成本、聚光效果好、可扩展集热器场宽度、跟踪稳定和抗风载等优点,小规模集热器可用于蒸汽生产,提供农产品干燥等所需的过程热,大规模的集热器可以用于热发电所需的预热蒸汽或直接用于热发电。

太阳辐射与青藏线列车运行时刻关联性研究

考虑青藏线(格-拉段)高海拔、强太阳辐射的气候特征,计算了沿线不同地区月平均太阳辐射强度,并与文献结果进行了比对.获得了列车行经不同站点时单位时间车身表面吸收的太阳辐射量及一个运行周期内吸收的太阳辐射总量,分析了各次列车对太阳辐射吸收量存在差异的原因.另外,从节能与出行便利性的角度对目前各次列车运行时刻的合理性进行了探讨.

TiO_2纳米线的制备及在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热法制备锐钛矿TiO2纳米线(TNWs),用X射线衍射和扫描电子显微镜对TNWs的形貌及其成分进行表征.将制备好的TNWs与TiO2混合,以乙醇、水作为分散剂制备稳定均一的TiO2胶体.采用刮涂法在ITO/PEN衬底上低温制备了柔性光阳极和染料敏化太阳能电池(DSSC),对其进行形貌及光电性能等表征和测试,分析TNWs的量对电池性能的影响.结果表明,加入TNWs可达到增加电子传导从而提高电池效率的目的.经优化发现,掺入质量分数为5.0%的TNWs时,电池的性能最好,所组装的柔性DSSC在100mW/cm2模拟太阳光照下,光电转换效率达2.59%.

PbS/CdS纳米晶共敏化ZnO纳米线太阳能电池的性能研究

以Zn(Ac)2·2H2O为原料在强碱性条件下合成一维结构的ZnO纳米线,SEM结果表明合成的纳米线尺寸、形貌、长径比均一;并以油胺为单一溶剂采用热注射法制备了形貌、尺寸均匀的PbS纳米晶;构建PbS纳米晶敏化ZnO纳米线基太阳能电池,同时为了改善电池的光电转换效率并构建了PbS/CdS纳米晶共敏化电池,并测试了电池的光电流密度-光电压(J-V)曲线以及Nyquist曲线图,结果表明PbS/CdS纳米晶共敏化电池性能明显优于单纯的PbS纳米晶敏化ZnO纳米线太阳能电池。

纳米线在新型太阳电池中的应用研究

介绍了纳米线的研究发展历史、纳米线应用在新型太阳电池上的特点和优势、Si基纳米线结构应用在太阳电池方向的制备方法的研究进展、纳米线作为新型一维平面结构所具有的电学特性和特殊的光学减反特性。重点介绍了国内外对Si基纳米线阵列应用在太阳电池上的研究现状和最新研究进展,同时指出了研究中存在的问题以及今后的研究重点。由于纳米线特殊的载流子分离机制以及显著的光学减反特性,它在提高太阳电池效率、降低成本上仍具有很大潜力,在太阳电池领域的研究中占有重要地位。今后,纳米线太阳电池的研究仍将是国内外研究的热点问题之一。

高效径向结纳米线薄膜太阳能电池研究进展

探索新型径向结太阳能电池构架,已经成为开发新一代高效薄膜光伏技术的关键突破方向之一.基于现有成熟硅基薄膜工艺,构建纳米线薄膜径向结电池,将有利于进一步提升电池转换效率、降低成本和增强稳定性,并最终促进实现我国光伏入网电价与市场持平的目标.本文重点回顾利用基于低熔点金属诱导生长硅纳米线结构上实现的硅基薄膜径向结电池结构的进展和最新成果.

用于架空线路载流量计算的实时太阳辐射强度计算模型

为了克服架空线路载流量计算时将太阳辐射强度视为定值的缺陷,充分挖掘导线潜在的输送能力,首先以100 W/m^2的太阳辐射强度为梯度,讨论了太阳辐射强度取值对不同截面导线载流量计算的影响;然后,基于大气对太阳辐射的衰减规律,引入辐射衰减系数,建立太阳辐射强度的实时计算模型,该模型可根据不同地区的经纬度以及具体时刻,将太阳辐射强度的计算转化为太阳射线穿过大气层厚度的计算,达到评估某地区实时太阳辐射强度的目的;最后,结合山西大同地区2012年的气象监测数据和IEEE 738—2006提供的方法,对所提模型的准确性进行了检验,发现模型计算的太阳辐射强度与实际测量值基本吻合,最大误差在70 W/m^2以内,且文中方法比IEEE方法更接近监测数据,更能满足架空线路载流量计算的要求.