Eu(DBM)_3phen配合物提高非晶/微晶叠层硅薄膜太阳能电池效率的研究

非晶/微晶叠层硅薄膜太阳能电池光电转换效率低的一个主要原因是其紫外光响应低,而下转换发光材料Eu^(3+)配合物可以有效的将紫外光转换到电池响应高的可见光区,本研究将Eu^(3+)配合物和聚甲基丙烯酸甲酯配制成一定浓度的溶液,通过旋涂的方法在非晶/微晶叠层硅薄膜太阳能电池表面形成一层光转换膜,研究了光转换膜及对电池光电转换效率的影响。结果发现,当Eu^(3+)配合物浓度为3%时光转换膜的光学性能最佳,且对电池光电转换效率绝对值提高量最大为0.1%。本次研究为Eu^(3+)配合物应用于非晶/微晶叠层硅薄膜太阳能电池提供了一种有效的方案。

薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术制备非晶硅顶电池,采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备微晶硅底电池,初步优化研究了薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池顶电池与底电池的本征吸收层厚度匹配与电池电流匹配,以及氧化锌/金属复合背反射电极对电池的作用。研制出了面积为1.0 cm2效率达9.83%的薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池。

12%效率大尺寸非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池在理想能源VHF-PECVD设备上的开发

随着人类对能源需求的日益增加,太阳能作为一种可再生能源,越来越受到业界的广泛关注。其中硅基薄膜太阳能电池由于其材料成本低,环境污染少、弱光效应好、制备工艺简单、以及可弯曲、便于连续大规模生产等优点,已成为解决能源危机与环境污染综合治理的有效途径。非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池,即以非晶硅为顶电池,微晶硅为底电池的新型结构,是目前获得高效率高稳定性硅基薄膜太阳电池的最佳途径。

隧穿结对柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池特性的影响

采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法在不锈钢柔性衬底上制备了不同厚度的硅基p+/n+隧穿结,应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响。发现p+层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n+层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在一个最佳值。将优化后的p+/n+隧穿结分别应用于不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分别获得了9.95%(AM0,1353 W/m2)和9.87%(AM0,1353 W/m2)的光电转换效率。

非晶硅顶电池中的n型掺杂层对非晶硅/微晶硅叠层太阳电池性能的影响

采用超高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,逐次高速沉积非晶硅顶电池及微晶硅底电池,形成pin/pin型非晶硅/微晶硅叠层电池.通常顶电池的n层与底电池的p层均采用微晶硅材料来形成隧穿复合结,然而该叠层电池的光谱响应测试结果表明,顶电池存在着明显的漏电现象.针对该问题作者提出,在顶电池的微晶硅n层中引入非晶硅n保护层的方法.实验结果表明,非晶硅n层的引入有效地改善了顶电池漏电的现象;在非晶硅n层的厚度为6nm时,顶电池的漏电现象消失,叠层电池的开路电压由原来的1.27提高到1.33V,填充因子由60%提高到63%.

非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究进展

非晶硅/微晶硅叠层薄膜电池因其较高的电池效率和稳定性而具有广阔的应用前景.简单介绍了非晶硅/微晶硅叠层电池的基本工作原理,综述了影响叠层电池效率的两个关键因素:各子电池间的电流匹配和叠层电池中的N/P隧穿结以及此方面国内外的研究现状.

863计划：“效率10％以上50MW非晶／微晶硅叠层薄膜太阳电池成套制造工艺技术研发”通过验收

“十二五”国家863计划主题项目“效率10％以上50MW非晶／微晶硅叠层薄膜太阳电池成套制造工艺技术研发”由浙江正泰太阳能科技有限公司、中国科学院微电子所两家单位共同完成。科技部高新司组织项目验收，专家组一致认为，该项目完成了立项通知规定的研究内容及主要考核指标，同意通过验收。

基于BZO衬底的高效非晶硅及非晶/微晶硅叠层太阳电池

通过研究氢稀释对硼掺杂的硅氧材料特性的影响,制备出具有高纵向电导率(1.1×10^(-5)S/cm)、低横向电导率4.2×10^(-5)S/cm和宽带隙(2.52 eV)的p型纳米硅氧(p-nc-SiO_x:H)材料,将其作为非晶硅电池(a-Si:H)的窗口层,使短波响应得到明显提升。但由于宽带隙p-nc-SiO_x:H层的引入,使p/i界面能带失配,恶化了电池性能。因此研究p/i界面缓冲层带隙对电池性能的影响,发现提高缓冲层带隙,使电池的内建电场得到明显提升,从而提高电池的转换效率。将获得的具有高开路电压的a-Si:H电池作为顶电池应用到非晶/微晶硅叠层电池中,得到效率达12.99%的高效非晶/微晶硅叠层太阳电池。

非晶硅叠层太阳能电池的现状与发展方向

对非晶硅叠层太阳能电池的现状及发展动态进行了综述。分析了目前阻碍非晶硅太阳能电池进一步发展和应用的制约因素 ,提出了非晶硅叠层太阳能电池是今后进一步开发非晶硅太阳能电池的重要方向。介绍了美国Solarex公司的 4平方英尺和 8平方英尺叠层非晶硅太阳能电池的生产线及其工艺 ,并就低成本大批量生产具有较高稳定性的叠层太阳能电池的关键技术如选择和制备优质底电池的i层材料。

薄膜非晶/微晶叠层电池中NP隧穿结的影响

本文论述了薄膜非晶/微晶叠层电池中NP隧穿结对电池性能的影响。在薄膜叠层电池中非晶顶电池的N层采用微晶硅,减小了电池的内部串联电阻影响。通过调整非晶硅顶电池N层和微晶硅底电池P层的厚度,降低NP隧穿结的影响,获得薄膜叠层电池效率11.73%(Voc=1.34V,Jsc=14.53mA/cm2,FF=60.27%),电池面积为0.253 cm2。

非晶/微晶硅叠层电池中间层的研究进展

由于非晶硅光致衰退、微晶硅吸收系数低的原因,叠层结构电池成为提高电池效率和稳定性的有效途径。叠层电池各子电池较薄、太阳光的利用率较低,因此陷光结构在叠层电池中的作用尤其重要。具有绒面结构的前电极、叠层电池的中间层以及ZnO/Al或ZnO/Ag复合背电极共同组成硅薄膜太阳电池的陷光结构。中间层位于各子电池之间,作用是改变界面反射率,影响电池中光的传播路径。该文综述了叠层电池中间层的作用、要求以及此方面国内外的研究现状,并指出中间层研究中需要注意的主要问题和未来发展的趋势。

硅基薄膜叠层太阳能电池减反射膜的效果评估

减反射膜涂覆在硅基薄膜太阳能电池的前板玻璃表面,通过减少对太阳光的反射而提高光电转换效率;然而,减反射膜的热固化工艺会影响减反射膜的最终效果,而无法区分减反射作用和热固化过程对电池效率的影响。文章设计了一种简单有效的评估测试方法,即将未镀减反膜的玻璃和镀减反膜的玻璃分别与电池叠放,来测试电池的量子效率和电流-电压性能,排除热固化工艺对电池性能的影响,以了解减反射膜对电池的作用效果。

隧穿结对具有中间层的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响

为了改善非晶硅/微晶硅叠层电池的载流子输运效果,将隧穿结引入到具有中间层结构的叠层电池中,研究了隧穿结的结构、掺杂浓度、厚度等条件对叠层电池性能的影响。实验结果表明,叠层电池中引入隧穿结构成"隧穿结-中间层"结构,可以进一步改善电池性能,经过结构和参数优化的隧穿结可以提高子电池的电流密度匹配度,提升叠层电池转换效率。加入"隧穿结-中间层"结构的叠层电池具有较高的转换效率和光照稳定性,并且得到了初始转换效率12.2%,光照衰退率9%的叠层电池。

中间层掺杂对具有隧穿结构的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响

为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO∶B中间层,研究了中间层掺杂情况对叠层电池短路电流密度、开路电压、填充因子、转换效率等性能的影响。实验结果表明:最佳的非晶硅/微晶硅叠层电池中间层为厚度较薄、掺杂浓度较高的ZnO∶B,有利于叠层电池整体性能的提高。最终,采用厚度为40 nm,B2H6流量为5 ml/min的ZnO∶B中间层,制备出了初始效率为12.2%、衰退率在8%以内的叠层电池。

正泰硅基叠层薄膜太阳电池研发与大规模生产新进展

介绍了正泰太阳能在硅基叠层薄膜电池上的主要技术进步,包括TCO优化、新型氧化物掺杂层的引入、弱光效应、温度系数改善等。这些技术进步使得正泰太阳能量产硅基叠层薄膜电池的稳定全面积效率达到10%。此外还讨论了组件的现场能源输出表现,从而展示硅基薄膜技术仍然是光伏产业中一个非常有竞争力的技术路线。

非晶硅/微晶硅叠层电池的模拟研究

电流匹配和隧穿复合结是影响氢化非晶硅/氢化微晶硅叠层电池性能的两个关键因素。文章采用wxAMPS模拟软件研究了氢化非晶硅/氢化微晶硅叠层电池中顶电池与底电池的厚度匹配对电池短路电流的影响,以及隧穿复合结的中间缺陷态密度和掺杂浓度对叠层电池性能的影响。研究发现当顶电池和底电池的本征层厚度分别为200和2 000nm、中间缺陷态提高到1017 cm^(-3)·eV^(-1)以上,且掺杂浓度提高到5×10^(19) cm^(-3)时,叠层电池获得最佳性能:换效率为15.60%,短路电流密度为11.68mA/cm^2,开路电压为1.71V。

硅氧合金薄膜及其在高效纳米硅薄膜叠层太阳电池中的应用研究

系统研究两种不同形态的硅氧合金薄膜,用甚高频PECVD系统制备的非晶硅氧和纳米硅氧薄膜的特性,以及其在纳米硅薄膜叠层薄膜太阳电池中的应用。实验中主要通过对不同的气体流量比的优化、沉积功率和沉积压力的优化,分别制备出光学带隙约为2.1 e V,折射率约为3的a-SiO_x∶B∶H薄膜,作为非晶硅顶电池的p1层,以及带隙为2.2~2.5 e V,折射率为2.0~2.5,晶化率为20%~50%的nc-SiO_x∶P∶H薄膜,作为非晶硅/纳米硅叠层电池的中间反射层和纳米硅的底电池n2层。最后将优化后的a-SiO_x∶B∶H和nc-SiO_x∶P∶H薄膜应用到非晶硅/纳米硅薄膜叠层电池中,在0.79 m^2的玻璃基板上制备出初始峰值功率为101.1 W、全面积初始转换效率为12.8%、稳定峰值功率为87.3 W、全面积稳定转换效率为11.1%的非晶硅/纳米硅叠层电池。

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。

a-Si∶H叠层薄膜太阳电池的最佳设计的计算机模拟

为了更好地利用太阳光谱,提高电池效率,可以在单结电池最佳设计的基础上采用叠层技术。本文对a Si∶H叠层薄膜太阳电池进行了计算机模拟,提出各层电池的禁带宽度最佳匹配以及各层电池本征层的最佳厚度的设计方案。计算表明,当单结电池效率为12.09%时,三叠层电池的效率增加至16.93%,但进一步增加电池的层数,电池效率的增加变得缓慢。另外,禁带宽度对本征层最佳厚度也有一定的依赖关系。禁带宽度越大,本征层最佳厚度也越大。

柔性衬底微晶硅薄膜太阳电池研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了系列本征微晶硅薄膜材料和nip单结微晶硅太阳电池,研究了硅烷浓度、衬底温度和辉光功率等沉积参数与薄膜材料性能、薄膜电池性能三者之间的关系。拉曼光谱和器件测试结果表明:随硅烷浓度的增加,本征层晶化率逐渐减小,直至转变为非晶硅;沉积温度高于200℃时,电池性能严重恶化;随等离子辉光功率增加,材料晶化率保持不变,而电池开路电压逐渐增大,短波光谱响应逐渐增强。在此基础上,优化了单结微晶硅电池沉积参数,得到效率为6.48%(AMO,25℃)的单结微晶硅薄膜太阳电池;并将其应用到非晶硅/微晶硅叠层电池中,在不锈钢柔性衬底上得到效率为9.28%(AMO,25℃)的叠层电池。