CuInS_2太阳电池薄膜材料的研究进展

CuInS2薄膜是一种高吸收、高效率、低成本、环保型光伏转换材料,发展前景广阔。本研究对CuInS2的晶体结构、光电性能、制备方法及技术进展进行了综述,并指出了CuInS2光吸收材料的未来研究重点。

n-ZnO/p-CuInSe_2多晶异质结薄膜太阳电池的光电流和转换效率的理论计算

用隧道 -复合模型对n-ZnO/p-CuInSe2 多晶异质结薄膜太阳电池的光电流和转换效率进行了理论计算 ,考虑到在多晶材料中的晶界复合损失 ,引入修正因子 ,并用Roth warf的晶界复合模型进行修正 .对晶粒半径R为 1 μm的电池进行计算 ,得到电池的短路电流密度为 35 .4mA/cm2 ,开路电压为 0 .42V ,转换效率为 1 0 .1 % .理论计算和实验结果基本一致 .

太阳能电池材料CuInS_2的研究现状

综述了CuInS_2太阳能电池的研究现状,介绍了CuInS_2材料的结构性质、光学性质、电学性质及制备方法,讨论了Na与Ga对其性质的影响,并提出了目前存在的问题及其发展趋势。

CuInS_2量子点敏化太阳能电池材料的研究进展

CuInS_2量子点因低毒、良好的光电性能和热电稳定性而成为量子点敏化太阳能电池(QDSSC)极具前景的量子点敏化剂。首先简单介绍了CuInS_2量子点材料的光电性质和QDSSC中CuInS_2量子点的合成,然后重点总结了CuInS_2量子点敏化电极的制备及各电池材料对QDSSC性能的影响,最后指出了该电池目前存在的问题以及对未来的展望。

电子束蒸镀法制备CuIn_(0.7)Ga_(0.3)Se_2薄膜太阳电池的性能

封装石英管真空熔炼合成CuIn0.7Ga0.3Se2（CIGS）块体,再采用电子束蒸镀此块体,制备用于太阳电池吸收层的CIGS薄膜,然后对薄膜进行不同温度的真空退火处理。分别采用XRD、EDS、SEM及光谱分析等方法,研究CIGS块体和退火薄膜的表面形貌、晶体结构、成分或者光电性能。结果表明:在1200℃、保温2 h后,采用真空熔炼获得结晶性能较好、单一黄铜矿结构的CuIn0.7Ga0.3Se2块体。随着退火温度的升高,薄膜中In-Se杂质相分解,从而获得单一相的CIGS薄膜;并且颗粒不断长大,达到1.03.5μm;成分和光学禁带不断得到优化。600℃退火薄膜是比较符合理想太阳电池要求的吸收层材料。

太阳电池新材料新方法

该文叙述了发展低成本、高效率太阳电池光伏有源材料CuIn1 xGaxSe2 (CIGS)和新式薄膜电淀积技术的优点。详细报告了该研究项目采用的新式CIGS薄膜电淀积的整个实验制作过程 ,给出了在香港政府创新科技基金资助下的第一阶段所取得的成果。实验结果已证明 :采用这种简单而新颖的电淀积方法能制得光伏用的多晶半导体CIGS薄膜材料。通过测试确定了这种材料具有四方晶体结构、特征峰为 (112 ) ,(2 0 4,2 2 0 )的多晶CIGS材料。已测得连续分布的薄膜层厚约 1 6 μm ,晶粒的平均大小约 2 μm长 ,具有太阳电池所需的材料质量。实验还证明 :此法可重覆生产出厚度和质量相近的CIGS薄膜。该文也做了有关技术的讨论和分析。这种新式的材料和薄膜技术对生产商品化低成本、高效率薄膜太阳电池无疑是非常有希望的。

杂化钙钛矿材料在太阳电池中的应用与发展

杂化钙钛矿是近年来发展非常迅速的一类新型光电材料。自从2009年日本学者首次研究钙钛矿敏化太阳电池,经过五年的发展,有机铅卤化物钙钛矿太阳电池光电转换效率从最初的3.1%跃升到19.3%。本文介绍了有机铅卤化物钙钛矿的结构及其在有机/无机杂化钙钛矿太阳电池中的应用,并从有机铅卤化物钙钛矿太阳电池的发展历程、器件结构、制备方法等方面做了总结。最后简要讨论了钙钛矿太阳电池的长期稳定性、环境问题,并就未来发展趋势进行展望。

水热及溶剂热制备形貌可控CuInS_2光伏材料的研究进展

纳米CuInS_2材料是一种直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.50eV,吸收系数高达10~5cm^(-1),在太阳电池领域有着广阔的应用前景。水热及溶剂热法是液相制备纳米粉体的常用方法之一,其用于制备形貌可控的CuInS_2光伏材料具有独特的优势。介绍了黄铜矿型CuInS_2晶体的结构和性质以及水热及溶剂热法的原理和特点;综述了近年来国内外水热及溶剂热法制备不同形貌与结构CuIS_2光伏材料的研究现状,研究了其制备特点及制备机理;最后探讨了目前存在的问题及今后研究的方向。

P3HT和Spiro-OMeTAD共混物为光活性层和空穴传输层的杂化太阳电池

将P3HT与Spiro-OMeTAD共混后的混合物作为光活性层和空穴传输层,将其旋涂在由不同锑源和硫源比例(Sb/S)制备的Sb_(2)S_(3)纳米粒子敏化的TiO_(2)纳米棒(TiO_(2)(NR)/Sb_(2)S_(3))复合膜上,制备成杂化太阳电池。对所得杂化太阳电池的微观结构和光电转换特性进行研究,在锑源和硫源比例(Sb/S)为1/1,P3HT与Spiro-OMeTAD共混物比例为15 mg∶1 mL时得到的结构为FTO/TiO_(2)(NR)/Sb_(2)S_(3)(1∶1)/P3HT:Spiro-OMeTAD(15 mg∶1 mL)/Ag的杂化太阳电池的能量转换效率达到4.57%。

P3HT和Spiro-OMeTAD共混物作为光活性层的杂化太阳电池性能

为降低电荷复合率,提高杂化太阳电池的性能,将P3HT与Spiro-OMeTAD共混后的混合物作为光活性层和空穴传输层,旋涂在Sb 2S 3纳米粒子敏化的TiO 2纳米棒(TiO 2NR/Sb 2S 3)复合膜上,制备成杂化太阳电池。通过SEM、紫外可见吸收光谱、XRD、电化学阻抗图谱、稳态荧光光谱、J-V曲线等手段,对杂化太阳电池的微观结构、光电转换特性进行了表征和测试。结果表明:P3HT与Spiro-OMeTAD共混物比例为15 mg/1 mL时,得到结构为FTO/TiO 2NR/Sb 2S 3/P3HT:Spiro-OMeTAD/Ag杂化太阳电池的电荷负荷率低,电子生命长,能量转换效率达到了4.57%。所制备的杂化太阳电池性能优良,具有良好的应用前景。

花状CuInS2微晶的溶剂热合成及表征

以CuCl2.2H2O为铜源,InCl3为铟源,硫脲（Tu）为硫源,分别以N,N二甲基甲酰胺（N,N-dimethylformamide,DMF）、乙二醇、乙醇、聚乙二醇-300为溶剂在200℃下反应12h合成花状CuInS2微晶。用X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜对粉体的结构、形貌、相组分进行表征。研究表明：以DMF、乙二醇、乙醇、聚乙二醇-300为溶剂均能得到由厚度为100-200nm的纳米片组成的花状CuInS2微晶。并对其形成机理进行探讨。

衬底温度对ITO薄膜及黑硅SIS型太阳电池性能影响

结合反应离子刻蚀法和掩膜法在n型硅片表面制备出圆锥状结构黑硅,利用湿法氧化法在硅片表面氧化出一层超薄SiOx,采用磁控溅射法在其表面沉积一层掺锡氧化铟(IndiumTinOxide,ITO)薄膜,在黑硅衬底上制备出ITO/SiOx/n-Si太阳电池。通过硅片表面纳米结构,增加光吸收,进而提高电池转化效率。研究结果表明,在不同衬底温度下沉积ITO时,薄膜都呈现出了良好的光学和电学性能.250℃时,ITO薄膜性能最优,在400~1 000nm波长范围内,平均透过率达到93.1%,并展现出优异的电学性能.通过优化H_2O_2预处理时间,减小了SiOx层中氧空位缺陷,SIS电池短路电流得到明显提高,从未处理前的26.84mA/cm2提升到经H_2O_2处理15min后的34.31mA/cm2.此时,电池性能最优,转化效率达到3.61%.

CuInS_2纳米晶的制备及三阶非线性光学性质的研究

以无水醋酸铜(Cu(AC)2)为铜源,氯化铟(InCl3)为铟源,正十二硫醇(DDT)为硫源,1-十八稀(ODE)为溶剂在240℃条件下反应3h,合成了金字塔形的CuInS2纳米晶。用X射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM),能量分散光谱(EDS),Z-Scan技术对粉体的结构、形貌、相组成、三阶非线性光学特性进行表征。结果表明:通过一锅法可以合成单分散颗粒尺寸为5-7nm的金字塔形CuInS2纳米晶;分散在正己烷中的CuInS2纳米晶的三阶光学非线性折射率γ,三阶光学非线性吸收系数β以及三阶光学非线性极化率χ(3)分别为3.444×10-17m2/W,4.526×10-7m/W和1.390×10-8esu。

热注入法制备CuIn(Se,S)_2纳米材料的研究进展

介绍了CuIn(Se,S)2纳米材料的晶体结构和性质,以及热注入法的原理和特点。重点论述了近年来国内外采用热注入法制备不同形貌和结构CuIn(Se,S)2纳米材料的研究进展,概括了其反应机理和影响因素。综述了CuIn(Se,S)2纳米材料在太阳能电池、QD-LED及生物标记上的应用。探讨了目前存在的问题及今后的研究方向。

我国量子点新型太阳电池研究获进展

中国科学院等离子体物理研究所太阳能材料与工程研究室在有关项目的支持下，发展了量子点敏化太阳电池中量子点制备的新方法。该研究结果发表在英国化学会《化学通讯》上。该新方法采用金属硫族络合物（MCC）为前躯体，MCC吸附到二氧化钛（TiO2）纳米颗粒表面后，将TiO2纳米膜进行温和的热处理，

CuInS_2微米颗粒的液相回流法制备、表征与工艺优化

以三乙烯四胺和乙二醇(1:1,体积比)为混合溶剂,在常压下于200℃反应2 h,由液相回流法合成了CuInS2微米颗粒。用XRD、SEM、EDS和UV-Vis spectra技术分别表征产物的物相、形貌、组分以及光学特性。结果表明:所合成的产物为纯相黄铜矿结构CuInS2微米颗粒,结晶度良好,满足化学计量比,光学禁带宽度为1.43 eV。反应温度对产物的物相影响较大,而对形貌的影响较小;反应温度为200℃时,CuInS2的性能最佳。反应时间对产物的物相和形貌的影响不大,反应时间达2 h,反应基本完成。

太阳电池用CuInS_2薄膜电沉积工艺的研究进展

介绍了太阳电池用CuInS_2薄膜一步共沉积法和分步电沉积法的工艺特点,重点讨论了一步法共沉积CuInS_2薄膜的工艺因素,包括电解液的组成(如主盐浓度、络合剂、添加剂和附加盐等)、电沉积工艺规范(如沉积电位、温度、热处理等)等方面。并详细地分析了这些因素对电沉积CuInS_2薄膜性能的影响,据此提出了目前实验室研究中存在的问题和今后的研究方向。

用于染料敏化太阳电池的TiO_2薄膜材料研究进展

人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力,太阳能己经成为越来越值得关注的重要能源。染料敏化太阳能电池(DSCs)是一种具有广泛应用前景的新一代太阳能电池,具有成本低,制备工艺简单等优势。一般而言,它由纳米结构金属氧化物半导体的光阳极、染料敏化剂,电解质和对电极等几个部分组成。纳米TiO2薄膜具有特殊的结构、性能和半导体光催化活性等特点,具有广阔的应用前景和重要的理论研究价值,是染料敏化太阳能电池(DSCs)光阳极的首选材料。本文介绍了染料敏化太阳电池中TiO2光阳极的研究现状,对TiO2光阳极常用的制备方法进行了综述,提出获得具有高比表面积、快速电子传输、有效抑制电荷的复合和优越的光收集效率的薄膜将是未来TiO2光阳极研究的方向。

氧对CIS薄膜太阳能电池开路电压的影响

采用硫化Cu-In前驱膜的方法制备CuInS2薄膜,通过分析CIS薄膜制备过程中不同阶段样品中的氧,讨论了氧的来源及其存在形态,以及对CIS层开路电压可能造成的影响。用扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)研究前驱膜的形貌及其成分,用X射线衍射仪(XRD)表征薄膜的结构,用俄歇电子能谱(AES)对硫化薄膜中各元素沿深度方向的分布进行了检测,最后用I-V测试仪对硫化膜的开路电压进行测量。结果表明,CuInS2薄膜中的氧来源于Cu-In前驱膜,氧主要以Cu2In2O5的形式存在于CIS/Cu-In界面处,由于氧化物在硫化反应过程中影响了Cu和In向外表面的扩散,从而影响了CIS薄膜的成分和CIS太阳能电池的性能。

退火温度对电子束蒸发沉积Cu_2O薄膜性能的影响

近年来,钙钛矿太阳电池(PSCs)得到了迅猛发展,而无机空穴传输材料(IHTMs)的使用可进一步降低电池的成本,提高电池的稳定性.本文通过电子束蒸发制备了Cu_2O薄膜,研究了空气中退火温度及时间对薄膜组成、结构及光电性能的影响,并构筑了p-i-n反型平面异质结钙钛矿太阳电池.研究发现:由于热解作用,直接通过电子束蒸发制备的薄膜为Cu_2O和Cu的混合物;而在空气中经过退火后,由于氧化作用,随着退火温度的升高,薄膜的组分由混合物转变为纯的Cu_2O,再转变成纯的CuO.通过控制退火温度制备的Cu_2O薄膜的光学带隙约为2.5 eV,载流子迁移率约为30 cm^2·V^(-1)·s^(-1).应用于PSCs,薄膜的最佳厚度为40 nm,但电池性能低于PEDOT:PSS基的PSCs.这主要是由于钙钛矿前驱液在Cu_2O薄膜的润湿性较差,吸收层中有大量微孔洞存在,致使漏电流增强,电池的性能降低.然而,当采用Cu_2O/PEDOT:PSS双HTMs设计时,由于PEDOT:PSS对Cu_2O具有较强的腐蚀作用,使电池性能恶化.