CdTe/CdS异质结特性

从理论上对CdTe/CdS太阳电池CdS/CdTe异质结的特性进行了研究和讨论 ,结果表明可以简单利用改变CdTe、CdS两种半导体材料的掺杂浓度来改变CdS/CdTe异质结的能带结构。针对不同的能带结构采用了不同的物理模型 ,得到的CdS/CdTe异质结伏安特性曲线有一折点 ,且折点位置随异质结能带结构的变化而变化。

CdTe/CdS异质结太阳电池的电特性——关于“CdTe/CdS异质结特性”一文同郭江等商榷

笔者认为郭 江等关于"CdTe/CdS异质结特性"一文,对CdTe/CdS太阳电池的CdS/CdTe异质结特性的讨论时存在理论上的错误和设计思想不妥。例如,求解CdTe/CdS异质结空间电荷区电势满足的泊松方程时,所给的边界条件有错,因而所得的电势分布亦有错;关系式ΔEv=(Eg2-Eg1)-ΔEc=0有错;CdTe/CdS异质结能带结构不妥等。据此,我们针对上述CdS/CdTe异质结太阳电池存在的问题进行了理论研究和讨论,所得到的相应研究结果,与郭 江等商榷。

多晶CdS/CdTe异质结界面的能带偏移

采用真空蒸发法制备了CdS和CdTe,并对其结构和光学性质进行了研究.原位制备了衬底沿(001)高度择优取向的CdS/CdTe异质结,研究了其结构、电子学性质.获得的CdS/CdTe半导体异质结的价带偏移ΔEV=0.98eV±0.05eV,导带偏移ΔEc=0.07±0.1eV.

CdS/CdTe异质结复合薄膜的制备及其性能表征

在玻璃衬底上依次采用化学水浴法(CBD)和真空蒸发工艺沉积CdS和CdTe薄膜,并在不同条件下进行热处理,制备了CdTe/CdS异质结复合薄膜。利用XRD、SEM、AFM和UV-VIS透射光谱对薄膜的结构、表面形貌、剖面及光学性能进行了研究。结果表明:以玻璃衬底和CdS薄膜作为衬底沉积的CdTe多晶薄膜结构相似,均具有(1l1)面择优取向;不同条件下制备的薄膜致密且粒径均匀,随着热处理温度的升高,薄膜晶粒增大明显,并出现CdS层减薄的现象,但薄膜的粗糙度也随之增大;CdCl2氛围下热处理后,薄膜粒径增大,粗糙度明显降低,其(111)晶面的择优取向进一步增强,且透过率下降,这对于提高太阳电池的光谱响应是非常有利的。

细致平衡理论计算CdS/CdTe异质结太阳电池的极限转换效率

在细致平衡理论基础上,针对异质结电池在结处由于能带不连续而形成载流子运动势垒可能对光生载流子的运输存在阻碍作用,建立异质结太阳电池的光电转换模型,解决了细致平衡理论无法计算异质结太阳电池极限效率的问题,推导出CdS/CdTe异质结太阳电池光照下的I-V特性表达式以及最大光电转换效率的求法。指出电池的I-V特性以及最大转换效率与电池的内建势垒密切相关,并求出在理想情况AM1.5的光照下CdS/CdTe异质结太阳电池最大转换效率可达29%;考虑到CdS和CdTe的典型参数后,计算出其最大转换效率可达25%。分析了现实中电池效率不高的原因,并指出实现电池转换效率提高的可行性。

HgCdTe-CdTe异质结构的变频导纳特性

采用宽频带导纳测试系统研究了Ｈｇ０．６６Ｃｄ０．３４Ｔｅ－ＣｄＴｅ异质结构和Ａｌ－半绝缘ＣｄＴｅ－Ｈｇ０．６６Ｃｄ０．３４Ｔｅ结构样品的变频导纳特性，分析了不同结构样品的测试结果，表明：异质结ＨｇＣｄＴｅ表面空穴积累，ＣｄＴｅ表面空穴耗尽，界面处的势垒使载流子局限于ＨｇＣｄＴｅ体内．样品的光伏响应光谱在２９７０ｃｍ－１和３６５０ｃｍ－１处各有一个响应峰，前者对应于界面ＨｇＣｄＴｅ的本征光伏效应，后者对应于ＨｇＣｄＴｅ表面积累层内空穴被激发越过空穴势垒引起的光伏效应，相应于空穴势垒约为０．４１ｅＶ．

CdS/CdTe异质结太阳电池串联电阻的理论研究

串联电阻是太阳电池中一个附加的功率损耗,对太阳电池的转换效率、填充因子输出性能等均有较大影响,尽可能的减小串联电阻是提高太阳电池效率和性能所要求的。该文从理论上分析了太阳电池中串联电阻形成的各种因素,特别是对电池TCO层的薄层横向电阻做了较为详尽的理论分析,导出了TCO层薄层横向电阻的理论计算公式,并讨论了减小串联电阻的途径。并将计算值与实验结果进行了比较,两者符合较好。

CdS/CdTe异质结太阳电池极限效率的计算

讨论了CdS/CdTe异质结的电流电压特性,研究了CdS/CdTe太阳电池在AM1.5太阳光谱辐射下的转换效率,给出了不计所有损失的理想极限情况下,其电池转换效率可达27%。同时讨论了考虑部分材料参数影响的条件下,实际CdS/CdTe太阳电池的转换效率,在所选定的参数下为23%,从近期实际制备的CdS/CdTe太阳电池的进展,以及较为合理的理论推论和分析来看,此效率将有可能达到。

(112)面CdTe/Cd_(1-y)Zn_yTe,Hg_(1-x)Cd_xTe/CdTe和CdTe/GaAs异质结的方向倾斜

用 X射线双晶衍射 ( XDCD)法测得分子束外延 ( MBE)法生长的 Cd Te/ Cd0 .959Zn0 .0 4 1 Te( 112 ) B异质结的倾斜角为 0 .2 185°,而且朝 [1- 1- 1]晶体学方向倾斜 .为了获得较精确的倾斜角值 ,绘制了外延层和衬底衍射角的差值Δθ与绕样品表面法线旋转的角度 之间的准正弦函数 .为高分辨率透射电子显微镜 ( HRTEM)分析制备了 MBE法生长的 Hg0 .535Cd0 .4 6 5Te/ Cd Te/ Ga As( 1- 12 ) B多层异质结的横截面薄膜 .Cd Te/ Ga As异质结的 HRTEM明场象表明 Cd Te( 1- 12 )缓冲层相对于 Ga As( 1- 12 )衬底朝 [1- 11- ]方向倾斜约 3°,并且在 Hg0 .535Cd0 .4 6 5Te/ Cd Te异质结 ,Hg0 .535Cd0 .4 6 5Te( 1- 12 )外延膜相对于 Cd Te( 1- 12 )缓冲层在 [11- 1]方向 ,即 [1- 11- ]的反方向倾斜约 1°.也分析了 Hg0 .535Cd0 .4 6 5Te/ Cd Te/ Ga As多层膜之间的倾斜角关系 .

CdTe多晶薄膜的同质结与异质结

衬底温度对CVD生长CdTe多晶薄膜导电性能有决定性影响,衬底温度高于560℃为p型,衬底温度愈高,空穴浓度愈大;低于520℃为n型,在一定温度范围内,衬底生长温度越低,电子浓度越大.采用CVD方法先在高温下生长p型CdTe膜,然后在较低温度下生长n型CdTe膜,首次研制了同质p-n结二极管.又采用在高温下先生长p-CdTe膜,然后在室温环境下暴露在空气中氧化,经数周后产生CdO和TeO2氧化层,再溅射ITO膜,制成n-ITO/i/p-CdTe异质结太阳能电池,与无氧化处理的n-ITO/p-CdTe比较,光电转换效率有明显提高.

石墨烯/CdTe肖特基结柔性薄膜太阳能电池研究

利用Matlab仿真模拟了石墨烯/P-CdTe肖特基结太阳能电池的光电特性。结果表明,电池的短路电流密度Jsc为23.9×10–3A/cm2、开路电压Voc为0.64 V、填充因子FF为79.0,转换效率η高达12%。与传统的氧化铟锡(ITO)电极比较,石墨烯柔韧性好,同时具备高透光和高导电的特性,可替代ITO作为新型电极材料来制备柔性薄膜太阳能电池。

CdSe包覆层数对水溶性CdTe/CdSe(Ⅱ型)核壳量子点的光学特性和微观结构的影响

在水相合成的CdTe量子点的体系中通过分批次加入新鲜配制的NaHSe和CdCl2溶液,制备出了CdSe包覆层数不同的CdTe/CdSe核壳量子点,并着重考察了CdSe包覆层数对CdTe/CdSe核壳量子点的光学特性以及微观结构的影响.与CdTe量子点相比,CdSe单层包覆的CdTe/CdSe核壳量子点的吸收峰和荧光发射峰出现明显红移;随着CdSe包覆层数的增多,CdTe/CdSe核壳量子点吸收光谱的覆盖范围向长波方向扩展,荧光发射峰强度逐步下降,荧光寿命大幅延长,体现出Ⅱ型核壳量子点的特征.X射线衍射(XRD)分析表明,随着CdSe包覆层数的增多,CdTe/CdSe核壳量子点的粉末衍射峰由CdTe衍射峰位置逐步向CdSe衍射峰位置靠近.CdTe/CdSe核壳量子点因其延伸到近红外区域的宽吸收特性致使其在太阳电池领域具有重要的应用前景.

MOCVD法生长HgCdTe/CdTe/GaAs多层异质材料工艺研究

用自已设计的MOCVD设备,国产的DMCd和DETe金属有机源,采用变通的多层互扩散工艺生长了HgCdTe/CdTe/GaAs外延片,获得良好的n型HgCdTe外延层。研究了生长速率与温度的关系;组份与DMCd/DETe之比的关系;x值与汞源温度的关系。生长CdTe和HgCdTe外延层的衬底温度分别约为:370℃和420℃。汞源温度约为280℃,汞压约0.02atm。DMCd/DETe随生长x值不同而不同。气流在2.6～3.7cm/s之间。

石墨烯/CdTe肖特基结薄膜太阳能电池制备及光电性能研究

采用气相输运沉积技术(VTD)制备了晶体形状规则、晶粒度较大的p型CdTe半导体吸光层薄膜;通过"直接贴附"转移法,将双层石墨烯(GR)转移到CdTe薄膜表面,制备出了新型的GR/CdTe肖特基结太阳能电池。实验结果表明:"直接贴附"转移法获得的石墨烯透光率高、导电性好,制备得到的GR/CdTe肖特基结太阳能电池的转换效率约为1%,是传统"丙酮湿法"转移法的3倍。

低光强下CdTe太阳电池的性能研究

研究了低光强下CdTe太阳电池的性能变化。基于经典的CdS/CdTe结构,建立了短路电流、开路电压、填充因子和转换效率等参数与光强之间的关系模型,模拟了0.02~1kW/m^2光强范围内的主要参数变化规律。结果表明,随着光强的减小,CdTe电池短路电流呈线性减小,开路电压呈指数下降,填充因子先增大,在0.3kW/m2附近达到最大值,之后迅速降低;转换效率逐渐恶化。研究结果为CdTe薄膜太阳电池在室外低光强下和室内应用提供了理论基础。

CdTe对ZnO棒状纳米材料的电子调控研究

氧化锌(ZnO)纳米材料由于独特的光学、电学、磁学等性能具有广泛的应用前景,而半导体的掺杂则能有效地调控ZnO的电子结构。在ZnO棒状纳米材料的合成过程中掺杂适量的碲化镉(CdTe)成功地合成了核壳结构的CdTe/ZnO异质结,X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)都证明了CdTe的成功包裹,而这一成功包裹减少了CdTe中毒性Cd^(2+)的暴露。同时,电子顺磁共振(EPR)、紫外可见漫反射(DRS)、荧光发光(FL)等一系列测试结果表明,与纯ZnO棒状纳米材料相比,CdTe的掺杂有效地调控了ZnO的电子结构使得ZnO棒状纳米材料的电子密度增大。

GaAs(001)衬底上经双缓冲层生长的Hg_(1-x)Cd_xTe-HgTe超晶格结构

用 X-射线衍射测定了分子束外延 ( MBE)法生长的 Hg1-x Cdx Te- Hg Te超晶格样品在 ( 0 0 1 )附近的扫描徊摆曲线 ,并用动力学理论模拟计算出衍射曲线 ,实验曲线与理论计算基本上相符合 .由实验衍射曲线计算出的超晶格周期长度 ,阱 Hg Te层厚度及垒 Hg1-x Cdx Te层厚度与模拟计算的相一致 .用透射电子显微镜 ( TEM)对同一样品的横截面进行了分析 ,对 Cd Te/Zn Te/Ga As异质结界面失配位错的组态特征进行了研究 .证明用 Cd Te/Zn Te作为双缓冲层比单一的 Cd Te有较好的效果 .截面 TEM高分辨率明场象显示 Hg1-x Cdx Te- Hg Te超晶格的生长较为成功 ,界面较为平整 .由截面 TEM高分辨率明场象观测的周期长度与

双面太阳电池的结构、工作原理和发展趋势

双面太阳电池因具有更高的等效转换效率、可降低25%以上的系统成本和更广泛的应用等优点引起了人们的广泛关注。介绍了双面太阳电池的工作原理,重点总结了钝化发射极及背表面完全扩散（PERT）双面太阳电池、钝化发射极及背表面接触（PERC）双面太阳电池、异质结型双面太阳电池等硅基双面太阳电池的结构及发展现状,介绍了铜铟镓硒（CIGS）双面太阳电池、CdTe薄膜双面太阳电池及钙钛矿双面太阳电池等的新型结构及研究进展。详细分析了双面太阳电池的发展优势与现阶段出现的主要问题。最后说明了双面太阳电池今后的努力方向,为更好地提高双面太阳电池的效率,背部结构的设计以及制备工艺的优化和创新是未来双面电池发展的趋势。

不同技术类型光伏组件的户外发电性能及衰减分析

对在广东省顺德地区(属于亚热带季风气候)运行的异质结(HIT)光伏组件、铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏组件、碲化镉(CdTe)薄膜光伏组件这3种不同技术类型的光伏组件的户外发电性能进行了比较,并对这3种光伏组件的功率衰减情况进行了定量分析。截至2019年12月,上述3种光伏组件的户外累计运行时间长达12年,其室内Ⅰ-Ⅴ特性的测试结果表明,HIT光伏组件、CIGS薄膜光伏组件、CdTe薄膜光伏组件的年均功率衰减率分别为0.32%、0.84%和1.72%。此外,采用系统能效比(performance ratio,PR)和PVUSA能效评定2种方法对3种光伏组件实证系统的发电性能进行了评估,2种评估方法的结果基本一致,均为HIT光伏组件实证系统的功率衰减最小;而造成CdTe光伏组件实证系统发电量损失较大的主要原因在于CdTe薄膜光伏组件本身的功率衰减。

Catalyst-Free Synthesis and Shape Control of CdTe Nanowires

The procedure reported here allows for the size and shape control of CdTe nanowires by means of colloidal chemistry. Thus, ultrathin, straight, saw-tooth-like and one-sided branched nanowires with zinc blende structures could be synthesized. Their formation does not require any catalyst and is most likely due to the oriented attachment of nanoparticles formed in the beginning of the reaction. The use of oleylamine as a solvent turned out to be crucial in order to achieve CdTe nanowires. The reaction between oleic acid and oleylamine in the presence of CdO proved to be essential, not only to activate the Cd precursor but also to provide reaction conditions facilitating nanowire formation by oriented attachment.