CdTe太阳电池激光诱导微区光谱响应研究

为了反映器件几何尺度上各个区域的性能分布,采用波长为852 nm且可调聚焦面积的激光束作用在CdTe薄膜太阳电池的P-N结微区表面,产生定域诱导光致电流响应,并通过设置样品台的步进方式,得到了所测器件在几何面积范围内的微区光谱响应分布图,获得更直观的器件电流分布均匀性和P-N结特性。结果表明,这种测试方式能够简化且低成本地建立与CdS/CdTe异质结制作技术密切相关的沉积与后处理工艺参数和材料特性的联系,进而获得异质结界面分布均匀性与太阳电池电流-电压(I-V)特性参数均匀性的对应关系。该研究可为提高太阳电池的性能提供实验测试依据。

复合背接触层与背电极的匹配对CdTe太阳电池性能的影响

本文研究Ni和Au两种背电极在有、无ZnTe/ZnTe:Cu背接触层时对碲化镉太阳电池性能的影响及其机理。试验结果表明,在没有ZnTe/ZnTe:Cu复合背接触层时,Ni和Au相比,输入特性的填充因子(FF)较差,短路电流密度(Jsc)较大,转换效率(η)较低;在有ZnTe复合背接触层时,Ni和Au相比,FF相差较小,而η因Jsc较大而较高。通过暗特性的测试,可以看到,在有了ZnTe复合背接触层以后,Ni作背电极的碲化镉太阳电池,其二极管因子(A)、暗饱和电流(J0)和旁路电阻(Rsh)等三个参数降低的幅度都比Au作背电极的大。这和ZnTe复合背接触层使Ni背电极碲化镉太阳电池效率有更大提高是吻合的。分析表明,这主要是由于光生电流的增大导致了Jsc的增大。这样用Ni代替Au作背电极会带来降低成本和效率提高的双重改进。

温度循环下CdS/CdTe太阳电池稳定性的研究

对CdS/CdTe太阳电池在温度循环下的稳定性进行了研究,测定了其I V特性曲线,并与室温下的电池作了比较。结果表明:经温度循环后电池的转换效率、填充因子和短路电流密度都有不同程度的下降,而用ZnTe作背接触层的电池稳定性有所改善。

用光电子能谱研究CdTe太阳电池的背接触特性

CdTe太阳电池的背电极须采用高功函数金属。通过采用光电子能谱(XPS)分析了高功函数金属Au和Ni分别作为背电极的CdTe太阳电池背接触特性,发现在背电极剥离后,Au在ZnTe/ZnTe∶Cu背接触层表面以Au单质形式存在,扩散深度较浅;Ni扩散到ZnTe/ZnTe∶Cu复合层的深度比Au大,且大多呈离子态,与ZnTe/ZnTe∶Cu复合层中的富Te离子形成NixTe,提高了掺杂浓度,使电池性能获得改善。在两样品中还发现,不论是Te的峰还是Zn的峰,其峰的位移变化都很小,说明两样品中Te和Zn的存在形式没有发生变化。

CdS/CdTe太阳电池的背接触

磷硝酸腐蚀是一种适宜于工业化生产的背表面刻蚀工艺.文中采用磷硝酸腐蚀CdTe薄膜,并用溴甲醇腐蚀作为对照实验,研究了两种腐蚀对材料性质的影响.随后用真空蒸发法分别沉积了四种背接触层,提出了适宜于工业化生产的背接触技术,并从实验和理论上对两种背接触结构的CdTe太阳电池进行了分析.

硝酸-冰乙酸腐蚀对CdTe太阳电池性能的影响

在CdTe与金属背电极间形成稳定的低电阻接触,有助于提高CdTe太阳电池性能。采用硝酸-冰乙酸腐蚀CdTe薄膜并用真空蒸发法沉积铜背接触层,制备CdTe太阳电池。结果表明,化学腐蚀后在膜面生成了富碲层,硝酸-冰乙酸腐蚀为各向同性刻蚀。对背接触层进行优化退火处理,获得转化效率11.75%的CdTe太阳电池。

串联电阻对CdS/CdTe太阳电池稳定性的影响

在温度循环下对CdS/CdTe太阳电池的性能作了研究,测定了其I V特性曲线,计算了串联电阻和并联电阻.结果表明:经温度循环后,串联电阻增加,并联电阻下降,导致转换效率下降,用ZnTe作背接触层可改善电池性能和其稳定性.

Br_2-甲醇蚀刻对CdTe太阳电池性能的影响

在镀上金属电极前 ,对CdTe表面进行化学蚀刻是制备高效率碲化镉薄膜太阳电池的关键技术之一。本实验用Br2 甲醇对热处理后的CdTe薄膜进行蚀刻 ,并利用XRD、AFM研究其结构、成分和形貌。结果表明 :蚀刻后的CdTe薄膜获得一银灰色的光洁表面 ,并发现CdTe薄膜表面产生一富Te层 ,蚀刻厚度达到 1μm获得性能最好的太阳电池。用Br2 甲醇蚀刻后的CdTe薄膜 ,采用ZnTe ZdTe:Cu复合层作为背接触层的过度层 ,已获得了转换效率为 13.38%的太阳电池。

1.7MeV电子辐照对CdTe太阳电池电流传输特性影响的图谱分析（英文）

研究了1.7 MeV的电子辐照对具有Anti-radiation glass/ITO/ZnO/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe:Cu/Ni结构的碲化镉多晶薄膜太阳电池器件性能的影响。抗辐照玻璃的使用,有效防止了普通玻璃受辐照后性能变化对测试结果的影响。利用光、暗I-V,C-V,QE,AS等测试手段,分析了包括开路电压、短路电流、转换效率在内的电池性能。通过对比研究暗电流密度、分析了辐照对电池电流传输特性的影响。辐照后短路电流下降很大,电池效率明显降低。反向饱和电流密度有所增加,表明太阳电池的pn结特性受到损伤,而二极管理想因子几乎不变,说明太阳电池电流的输运机制未发生了变化。量子效率曲线证明是由于太阳电池结区损伤影响了光生载流子的收集。辐照使载流子浓度下降为原来的40.6%。导纳谱研究最终发生辐照会引入Cd^(2+)缺陷能级,其位置为E_1—E_v=(0.58±0.02)eV,俘获截面为1.78×10^(-16)cm^2,表明辐照会影响光生载流子的产生,增加了载流子复合的概率,使得反向暗电流增大,最终导致电池的短路电流衰减。

N离子注入改性SnO_2缓冲层及其CdTe太阳电池应用

使用等离子注入技术对SnO_2薄膜进行N离子注入改性,进行方块电阻、光学透过、表面形貌、Kelvin探针和X射线光电子能谱(XPS)表征,并将其作为缓冲层应用到CdTe太阳电池中。研究结果发现,对于30nm厚的SnO_2缓冲层,经过30s、10min不同时间N离子注入以后,其300~800nm波长范围透过率有所降低,而体电阻率则明显增加,特别是N离子注入10min的SnO_2缓冲层,表面出现很多凹孔,呈蜂窝状结构,且对后续沉积的CdS层表面形貌产生了明显影响。Kelvin探针表征结果显示,随着N离子注入时间的延长,SnO_2缓冲层功函数逐渐增加,最高达到约5.075eV,比本征SnO_2缓冲层的功函数高出0.15eV。XPS测试结果显示,N离子注入10min后,SnO_2缓冲层N1s结合能峰位向低结合能方向发生了明显移动,而O1s结合能峰位则向高结合能方向移动了,且表面区非晶格氧所占比例增大。对比电池结果,有N离子注入改性SnO_2缓冲层的电池与无缓冲层的电池相比,效率从10%左右增加到12%以上,最高达到12.47%,其中开路电压提高最为显著,从约750mV提高到790mV以上,提升了约5%,电池的整体均匀性也明显改善。

Cu_xTe薄膜的结构及其对CdTe太阳电池性能的影响

用真空共蒸发法制备了 Cu_xTe 薄膜并将其运用于 CdTe 太阳电池中。对薄膜进行了 X 射线衍射(XRD)分析,比较了有、无 Cu_xTe 插层的 CdTe 太阳电池的暗态 I-V 特性和 C-V 特性。结果表明,刚沉积的薄膜非晶结构占主导地位,只有部分 Cu/Te 配比较低的薄膜出现多晶结构。Cu_xTe 插层的引入有利于消除 roll over (暗态 I-V 曲线饱和)现象,使电池的二极管理想因子和暗饱和电流密度降低,CdTe 掺杂浓度增加,有效地改善了CdTe 太阳电池的性能。用 Cu_xTe 薄膜作为背接触层,获得了效率为12.5%的 CdS/CdTe小面积(0.0707cm^2)太阳电池。

CdTe太阳电池背接触层的XPS研究

采用共蒸发法在不同条件下制备了ZnTe和ZnTe∶Cu多晶薄膜,通过XRD和XPS研究了它们的结构和各元素的浓度分布。结果表明,不同衬底温度下沉积的薄膜,结构无明显变化,利用XPS溅射剖析获得了薄膜中各成分浓度随溅射时间变化的分布图,发现不同条件下制备的薄膜,溅射速率不同,各成分随溅射时间的变化也不相同。薄膜中Cu的浓度随溅射时间增加而快速增加,并达到一极大值,然后快速下降。根据Cu浓度的变化研究了ZnTe层对Cu原子的阻挡作用,通过对Cu浓度随时间变化分布图的比较,作者认为,用70℃制备ZnTe,而后在常温下制备ZnTe∶Cu的复合膜作为CdTe太阳电池的背接触层,能有效阻挡Cu原子的扩散,提高电池效率。

CdTe太阳电池的不同背电极和背接触层的特性研究

用Ni替代Au来作为CdTe太阳电池的背电极,比较了Ni,Ni/Au,Au/Ni及Au背电极对电池性能的影响.发现Ni作为背电极和ZnTe/ZnTe:Cu复合层接触,电池的开路电压Voc略有降低,填充因子FF有增有减,变化幅度不大,但因短路电流Isc有较大的提高,转换效率η平均增长4%.测试了不同背电极的CdTe太阳电池的暗I-V和C-V特性,对背电极剥离后的样品进行了XPS测试分析.结果表明,Ni扩散到ZnTe/ZnTe:Cu复合层的深度比Au多,且大多呈离子态,与ZnTe/ZnTe:Cu复合层中的富Te离子形成NixTe,提高了掺杂浓度,使电池性能获得改善.

ZnTe/ZnTe:Cu复合背接触层对CdTe太阳电池器件性能的影响

将真空共蒸发技术沉积的ZnTe/ZnTe:Cu复合薄膜应用于CdS/CdTe太阳电池,作为碲化镉与金属背电极间的过渡层.比较了有无ZnTe复合背接触层的两种CdTe电池的光、暗电流-电压(I-V)曲线和电容-电压(C-V)特性,并研究了本征ZnTe薄膜厚度和背接触层的退火温度对电池性能的影响.结果表明,有复合背接触层的CdTe光伏器件,能够消除暗I-V曲线饱和与光、暗I-V曲线交叉现象,且填充因子在没有高阻透明薄膜的情况下达到了73%.结合CdTe电池的能带图讨论了其中的原因.

利用碳糊成膜法改进CdTe太阳电池背处理工艺

提出一种新型的制备CdTe太阳电池背接触方法。利用碳糊成膜法,将含Cu、Te的CdCl2浆状悬浊液涂覆在CdTe表面,只进行一次后退火,X射线衍射(XRD)、二次质子谱(SIMS)测试发现,就能同时达到CdCl2后处理的作用、形成CuxTe的缓冲层和降低背接触势垒的目的。实验结果表明,本文方法将传统的CdCl2后处理和形成CuxTe缓冲层工艺合二为一,制备的CdTe太阳电池含较好控制了的Cu扩散,提高了电池性能;且制备工艺简单易行,可以较显著地降低成本,适合大面积生产。

具有未掺杂SnO_2的CdS/CdTe异质结太阳电池均匀性研究

为了提高CdS/CdTe多晶薄膜太阳电池转换效率,改善器件性能,制备出一种结构为玻璃/SnO2∶F/未掺杂SnO2/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe∶Cu/Ni的薄膜太阳电池。同时与无SnO2插入层的太阳电池进行对比分析。研究发现:具有SnO2插入层的太阳电池填充因子增加19.52%,开路电压提高3.23%,电池并联电阻增加56%,转换效率增加30%,电池的均匀性得到改善,有利于规模化大生产。

CdTe太阳电池前电极SnO_2:F/SnO_2复合薄膜性能分析

减薄CdS窗口层是提高CdS/CdTe太阳电池转换效率的有效途径之一,减薄窗口层会对器件造成不利的影响,因此在减薄了的窗口层与前电极之间引入过渡层非常必要.利用反应磁控溅射法在前电极SnO2:F薄膜衬底上制备未掺杂的SnO2薄膜形成过渡层,并将其在N2/O2=4:1,550℃环境进行了30min热处理,利用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外分光光度计对复合薄膜热处理前后的形貌、结构、光学性能进行了表征,同时分析了复合薄膜的电学特性.结果表明,未掺杂的SnO2薄膜没有出现异相的谱线,并且(110)择优取向,与衬底具有相同的结构,复合薄膜界面无晶格失配;退火后,复合膜更加均匀致密,表面更加规则,平整,光洁;薄膜电阻增大,满足阻挡层的要求,具有良好的电学均匀性和大于80%的透过率.最终制备出适合用作CdS/CdTe太阳电池前电极的SnO2:F/SnO2复合薄膜。

温场均匀性对CdTe薄膜及太阳电池性能的影响

采用近空间升华法(CSS)制备CdTe多晶薄膜,模拟制备过程中的温场变化,结合I-V、C-V特性及深能级瞬态谱研究温场均匀性对CdS/CdTe太阳电池性能的影响。结果表明,温场分布和薄膜厚度分布基本一致,温场均匀性对电池组件的开路电压影响不大,对短路电流和填充因子有影响,CdTe薄膜的深中心对温度和频率的响应基本一致。580℃制备的样品暗饱和电流密度最小,载流子浓度较高,光电特性较好,而且空穴陷阱浓度较低,深中心复合作用较小。通过改进温场的均匀性能够制备出组件转换效率为8.2%的CdS/CdTe太阳电池。

CdTe/CdS太阳电池光照和电子辐照研究

采用近空间升华法制备CdTe多晶薄膜,以ZnTe/ZnTe:Cu复合多晶薄膜作为背接触层,获得了转换效率为13.38%的CdTe/CdS太阳电池.用光强为100mW/cm2的卤钨灯对电池光照7天后,发现电池性能无明显变化.经能量为1.6MeV,辐照剂量为1013～1015电子/cm2的电子束辐照后,电池性能有不同程度的衰降,经真空150℃退火30min后,电池性能恢复到接近辐照前的水平.

CdS/CdTe叠层太阳电池的制备及其性能

CdS/CdTe太阳电池是薄膜太阳电池研究工作的一个重要方向.为了提高开路电压Voc、改善电池的光谱响应,进而提高电池的转换效率,在此提出CdS/CdTe叠层太阳电池结构.文中,叠层电池的顶电池由CdS/CdTe超薄层构成;底电池由CdS/CdTe薄膜层构成.经分析测试,实验制备的CdS/CdTe叠层太阳电池具有明显的叠层结构,开路电压最高达到了852mV,短路电流密度最大为13mA/cm2,填充因子最高为55·2%,这种叠层电池的效率达到了8·16%(0·071cm2).研究表明相对于传统的单层CdS/CdTe太阳电池,CdS/CdTe叠层电池的制备对研究如何提高CdS/CdTe太阳电池的光伏性能有一定的参考价值.