银粉对硅异质结太阳电池用低温银浆的影响综述

银浆是硅异质结太阳电池的重要材料,更低的体积电阻率和接触电阻、良好的附着力、优良的细线印刷性能及组件栅线抗腐蚀老化是其不断改进的方向。作为导电相,银粉的性能和含量对银浆有着至关重要的影响。该文基于低温固化银浆导电机理以及SHJ电池对银浆性能的追求,综述了银粉的振实密度、形貌、粒径、表面处理剂及其与有机物的适配。进一步探讨了纳米银粉和银包铜粉在SHJ太阳电池用低温银浆中的应用。

气体吸附对硅锗异质结纳米线电子结构与光学性质的影响

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(GGA),采用第一性原理方法探讨了沿[112]晶向的硅锗异质结纳米线作为气体传感器检测CO,CO_(2)和Cl2的能力,着重计算了其吸附气体分子前后的吸附能、能带结构与光学性质.几何结构优化计算表明:不同硅锗组分的[112]晶向的硅锗纳米线对CO,CO_(2)和Cl_(2)分子的吸附能的绝对值在0.001 eV至1.36 eV之间,其中Si_(24)Ge_(36)H_(32)对CO_(2)气体的吸附能最大,气敏性能最好.能带结构计算表明:吸附CO和CO_(2)分子的[112]晶向硅锗纳米线能带的简并度明显减小,带隙变化较小;而吸附Cl2分子后的价带顶与导带底之间产生了杂质能级使其带隙减小.光学性质计算表明:Si_(24)Ge_(36)H_(32)纳米线吸附CO, CO_(2)和Cl_(2)分子后的光学性质差异明显,主要体现在吸收谱的范围及吸收峰的峰值上,上述研究结果为[112]晶向Si_(24)Ge_(36)H_(32)纳米线可作为气体传感器敏感材料提供了一定的理论依据.

光注入提升晶体硅异质结太阳电池性能的研究

该文制备工业尺寸的晶体硅异质结太阳电池,研究光注入对电池光电性能的影响。实验结果表明:光注入有效提升了晶体硅异质结太阳电池的光电转换效率,经过光注入后电池光电转换绝对效率提升了0.33%,均值达到24.47个百分点。对比光注入前后的光电性能参数,其效率提升的主要因素是光注入使得电池的填充因子被有效提升。结合光注入前后电池的Suns-Voc测试,证实了光注入能使电池的串联电阻大比例降低。因此,光注入改善电池性能的主要物理原因可归结为:串联电阻的降低提升了电池的填充因子。

p-a-SiC:H降低晶体硅异质结太阳能电池寄生损失的研究

使用宽带隙的p型氢化非晶硅碳(p-a-SiC:H)薄膜作为晶体硅异质结(SHJ)太阳能电池的窗口层,使用时域有限差分法(FDTD)模拟证明,p-a-SiC:H不仅能明显降低窗口层的短波寄生吸收损失,而且可以减少SHJ太阳能电池的反射损失,从而增强SHJ太阳能电池的光谱响应。实验结果也证明,使用优化的p-a-SiC:H窗口层可以提升SHJ太阳能电池的短路电流(J_(sc))达1.4 mA/cm^(2),电池光电转化效率达到了21.8%。这主要是由于p-a-SiC:H低的寄生吸收以及使用p-a-SiC:H窗口层降低了SHJ太阳能电池的反射损失所致。

溅射法低温生长纳米硅薄膜及异质结电池

用射频溅射法在P型硅衬底上生长了纳米硅薄膜,衬底温度控制在100℃左右,工作气体选用H2+Ar,氢气的分压控制在31%到73%,同时改变薄膜的沉积时间。用Raman、XRD、AFM、SEM及椭偏仪对薄膜的特性进行了测定。XRD的测试结果表明,样品中存在一种微结构,不同于用PECVD方法生长的薄膜。椭偏仪的测试结果给出这种薄膜具有宽带隙。在室温条件下对异质结薄膜电池的I-V特性进行了测量。

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。

硅异质结太阳能电池用透明导电氧化物薄膜的研究现状及发展趋势

硅异质结(SHJ)太阳能电池是目前光伏产业中的重要组成部分,其由于具有高开路电压(V_(oc))等优点而引起了广泛的关注。在硅异质结太阳能电池中,透明导电氧化物(TCO)薄膜层的光学性能和电学性能分别影响着电池的短路电流(J_(sc))、填充因子(FF),进而影响电池的转换效率。近年来,SHJ电池中TCO层的研究主要集中于掺杂的In 2O 3和ZnO体系。本文从硅异质结太阳能电池的不同结构出发,概述了TCO薄膜的光电性能(透过率、禁带宽度、方块电阻、载流子浓度、迁移率和功函数)以及与相邻层的接触对电池性能的影响,介绍了不同体系的透明导电氧化物薄膜在硅异质结太阳能电池中的应用及研究现状,并展望其未来的发展趋势。

不同环境下硫化镉/铜基薄膜异质结退火对太阳电池性能调控

高效铜基薄膜太阳电池通常采用无机n型半导体材料CdS作为缓冲层,因此,缓冲层与吸收层之间的界面质量和能带匹配对载流子的收集利用至关重要.在优化CdS基础工艺的基础上,在含硫气氛下对硫化镉/铜基薄膜异质结进行退火的策略进一步提高CdS薄膜质量,并将其应用到铜基太阳电池,调控铜基薄膜电池p-n异质结能带匹配.研究表明,CdS薄膜在含硫的惰性气氛中退火可以有效提高CdS薄膜的结晶质量并抑制CZTS/CdS异质结界面的非辐射复合,器件的开路电压得到大幅提升,最高可达718 mV.在器件效率方面,基于溅射法的CZTS太阳电池效率从3.47%提升到5.68%,约为不退火处理的2倍.该研究为铜基薄膜太阳电池器件实现高开路电压提供了可靠的工艺窗口.同时,有力地说明了退火气氛选择对于CdS质量以及CZTS/CdS异质结能带匹配的重要性,除了界面互扩散以外,对薄膜材料组分及其结晶性等均实现了调控.

旋涂制备纳米硅薄膜电极及其性能研究

为了实现全固态薄膜锂电池中硅薄膜电极的简单、低成本制备,采用旋涂法制备纳米硅薄膜电极,以锂磷氧氮(LiPON)作为固态电解质,锂箔作为对电极制备全固态电池,并进行储锂性能研究。研究发现,针对硅负极循环过程中膨胀问题,采用纳米尺寸的硅是一种有效的解决方案。以旋涂纳米硅悬浊液的制备方法快速完成了具有疏松多孔结构纳米硅薄膜电极的制备。在性能测试中,Si/LiPON/Li电池在30.15μA/cm^(2)的电流密度下循环11圈后具有51.36μAh/cm^(2)的放电比容量,在此后循环30圈容量保持率为98.77%,表明通过旋涂法制备的纳米硅薄膜电极在全固态薄膜锂电池的发展中具有较大潜力。

晶硅异质结太阳电池nc-Si:H/nc-SiOx:H叠层窗口层研究

该研究制备高电导、高透明的磷掺杂氢化纳米晶硅氧(nc-Si Ox:H)薄膜,应用于晶硅异质结(SHJ)太阳电池的窗口层以替代传统的氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜。与以a-Si:H薄膜为窗口层的电池相比,短路电流密度提高0.5 m A/cm^(2),达到38.5 m A/cm^(2),填充因子为82.7%,光电转换效率为23.5%。实验发现,在nc-Si Ox:H薄膜沉积前对本征非晶硅层表面进行处理,沉积1 nm纳米晶硅(nc-Si:H)种子层,可改善nc-Si Ox:H薄膜的晶化率,降低薄膜中的非晶相含量。与单层nc-Si Ox:H窗口层的电池相比,nc-Si:H/nc-Si Ox:H叠层结构提高电池填充因子,达到83.4%,光电转换效率增加了0.3%,达到23.8%。

nc-Si:H/c-Si硅异质结太阳电池中本征硅薄膜钝化层的优化

采用射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）法在低温、低功率的条件下制备了一系列本征硅薄膜,研究了硅烷浓度（CS）对薄膜微结构、光电特性及表面钝化性能的影响.将本征硅薄膜作为钝化层应用到氢化纳米晶硅/晶硅（nc-Si：H/c-Si）硅异质结（SHJ）太阳电池中,研究了硅烷浓度和薄膜厚度对电池性能的影响.实验发现：随着硅烷浓度的降低,本征硅薄膜的晶化率、氢含量、结构因子、光学带隙和光敏性等都在过渡区急剧变化;本征硅薄膜的钝化性能由薄膜的氢含量及氢的成键方式决定.靠近过渡区的薄膜具有较好的致密性和光敏性,氢含量最高,带隙态密度低,且主要以Si H形式成键,对硅片表现出优异的钝化性能,使电池的开路电压大幅提高.但是,当薄膜的厚度过小时,会严重影响其钝化质量.本实验中,沉积本征硅薄膜的最优硅烷浓度为6%（摩尔分数）,且当薄膜厚度为~8 nm时,所制备电池的性能最好.实验最终获得了开路电压为672 m V,短路电流密度为35.1 m A·cm-2,填充因子为0.73,效率为17.3%的nc-Si：H/c-Si SHJ太阳电池.

纳米硅薄膜太阳能电池的绒面结构研究

通过对比NaOH/乙二醇和NaOH/异丙醇两种体系的优劣,进行不同腐蚀时间和温度下的绒面制备试验,得到了优化的绒面制备工艺和绒面纳米硅薄膜太阳能电池。结果表明:衬底具有完整规则的"金字塔"结构,反射率为11.02%。制备的绒面纳米硅薄膜太阳能电池在标准条件(AM1.5,辐照强度0.1W/cm2,(25±1)℃)下测试,其性能参数为:S为1cm2,Voc为528mV,Isc为28.8mA,η为7.2%。相比较于无绒面结构电池,η提高了2.4%。

纳米硅/晶体硅异质结电池的暗I-V特性和输运机制

采用HWCVD技术在p型CZ晶体硅衬底上制备了纳米硅/晶体硅异质结太阳电池,测量了晶体硅表面在不同氢处理时间下的异质结的暗I-V特性和相应的电池性能参数.室温下的正向暗I-V特性采用双二极管模型来拟合,可将0～1V的电压范围区分为4个区域:旁路电阻(0～0.15V)、非理想二极管2(0.15～0.3V)、理想二极管1(0.3～0.5V)和串联电阻(>0.5V).拟合结果表明,适当的氢处理时间(～30s)可有效降低非理想二极管的理想因子n2,即降低界面复合电流,表明具有好的界面特性.对于282～335K的暗I-V温度特性的研究表明,在0.15～0.3V的低电压范围,暗电流主要由耗尽区的复合电流提供,0.3～0.5V电压范围,对输运起主要作用的是隧穿过程,该过程可用通过界面陷阱能级的隧穿模型来解释.

硅异质结太阳电池的TiC_(x)O_(y)电子选择性接触研究

报道一种新型的免掺杂电子传输材料——TiC_(x)O_(y),具有非晶相为主少量晶化相的混合相结构,约4.1 eV的低功函数和2.63 eV的宽带隙,可实现对电子的零势垒传输和对空穴的高势垒(1.64 eV)阻挡;TiC_(x)O_(y)/n型硅异质接触可获得17.74 mΩ·cm2的低接触电阻率,可实现对电子的选择性输运功能。TiC_(x)O_(y)薄膜用作全背面n型硅异质结电池的电子传输层,可大幅提高电池的开路电压和填充因子,最优电池的绝对效率提高3%。

纳米硅(nc-Si∶H)/晶体硅(c-Si)异质结太阳电池计算机模拟

文章运用美国宾州大学发展的 AMPS程序模拟计算了 n-型纳米硅 ( n+ -nc-Si∶ H) /p-型晶体硅 ( p-c-Si)异质结太阳电池的光伏特性。结果显示 ,界面缺陷态是决定电池性能的关键因素 ,显著影响电池的开路电压 ( VOC和填充因子 ( F F)。计算得到了这种电池理想情况下 (无界面态、有背面场、正背面反射率分别为 0和 1 )的理论极限效率 ηmax=3 1 .1 7% ( AM1 .5 1 0 0 MW/cm2 0 .40～ 1 .1 0 μm波段 )。

高效薄膜硅/晶体硅异质结电池的研究

一引言 用薄膜工艺在晶体硅衬底上制备非晶、纳米晶薄膜，可获得异质结电池，该类电池有以下优点：

纳米硅/晶体硅异质结太阳电池的优化设计

采用AFORS-HET软件对TCO/nc-SiC∶H(p)/nc-Si∶H(i)/c-Si(n)/nc-Si∶H(n+)/Al异质结太阳电池进行了模拟,分别讨论了窗口层、本征层、界面态和背场对太阳电池性能参数的影响。模拟结果表明,厚度尽可能薄的p层能减少入射光及光生载流子在窗口层的损失,对应最佳的窗口层禁带宽度为1.95eV。本征层的引入主要是钝化异质结界面,降低界面态的影响,提高电池转换效率。合理的背场设计可提高电池的转换效率1.7个百分点左右,此时最佳的异质结太阳电池的性能参数为:开路电压Voc=696.1mV,短路电流密度Jsc=38.49mA/cm2,填充因子FF=83.52%,转换效率η=22.38%。

碳纳米管复合薄膜／硅异质结太阳能电池研究获进展

目前，传统硅基太阳能电池依然占据主流光伏市场，然而，限制硅基光伏产业发展的主要因素是其生产成本偏高、制备过程繁琐。所以发展高效率、低成本、大面积和适合大规模生产的太阳能电池已迫在眉睫。

Chem-E-Car竞赛驱动的化学综合实验设计——以“Ca3MnCoO6-MnCo2O4异质结纳米纤维的制备及锌-空气电池应用”为例

为了构筑兼备ORR/OER催化活性和稳定性的锌-空气电池电极,通过静电纺丝技术制备Ca3MnCoO6-MnCo2O4异质结纳米纤维,通过XRD、SEM、TEM等对纳米纤维进行物性表征,通过极化曲线测试其在碱性电解液中的ORR/OER性能,通过Chem-E-Car小车的实际应用判断锌-空气电池的应用潜力。研究结果表明:Ca3MnCoO6-MnCo2O4材料具有纺锤形貌,随着前驱体溶液中PVP/DMF浓度的增加,纳米纤维的直径均存在不同程度的粗化。复合催化剂对ORR和OER均表现出可观的电催化活性,在ORR过程中可以提供0.61@1600 rpm的极限电流密度 (20wt% Pt/C: 0.63@1600 rpm),在OER过程中可以提供1.65 V@10 mA cm-2的过电势 (RuO2: 1.60 V@10 mA cm-2)。本综合实验技术路线简单可行、效率高,可以有效提高学生的综合实践能力和科研创新能力。以此研究成果制造的新能源小车可以提供稳定的运行速度(0.2m/s)并持续至30m,成功在第7届全国大学生Chem-E-Car竞赛中取得性能二等奖的成绩。

物理所碳纳米管复合薄膜／硅异质结太阳能电池研究获进展

目前，传统硅基太阳能电池依然占据主流光伏市场，然而，限制硅基光伏产业发展的主要因素是其生产成本偏高、制备过程繁琐，所以发展高效率、低成本、大面积和适合大规模生产的太阳能电池已迫在眉睫。