单靶磁控溅射Cu(In,Ga)Se_(2)太阳电池的背接触界面设计

通过磁控溅射单一四元靶材磁控得到的黄铜矿Cu(In,Ga)Se_(2)(CIGS)太阳电池开发的主要瓶颈是严重的载流子复合,其开路电压非常低.CIGS与钼(Mo)之间不良的缺陷环境是吸收体和界面复合严重的主要原因之一.其中,在背界面处引入的CuGaSe_(2)(CGS)低温缓冲层可以有效地抑制吸收体与背电极在高温磁控过程中的不利界面反应,从而获得高质量的晶体.通过这种背界面工程,不仅可以很好地解决吸收体和界面质量不佳的问题,而且有利于在吸收层中形成梯度带隙结构,从而使深能级InGa缺陷转换为较低能级的VCu缺陷,最终CIGS太阳电池的转换效率达到15.04%.这项工作为直接溅射高效率CIGS太阳电池的产业化提供了一种新的方法.

Ca_3Ga_2Ge_3O_(12):Pr^(3+),Yb^(3+)发光性能及其在染料敏化太阳能电池中的应用

通过将量子剪裁发光和长余辉发光材料的优点结合起来,本文提出了一种量子剪裁长余辉发光机理,以解决实际应用中量子剪裁需要实时激发源及长余辉发光过程效率较低的缺点。为了验证这一机理,采用固相反应法制备了Ca_3Ga_2Ge_3O_(12):Pr^(3+),Yb^(3+)(CGGPY)荧光粉,并将其应用在染料敏化太阳能电池中以提升光电转化效率。利用X射线分析仪、能量色散X射线分析仪、荧光分光光度计和电化学工作站分别对CGGPY荧光粉的晶体结构、元素成分含量、光学性质及染料敏化太阳能电池(DSSCs)的平带电势、饱和电流密度和光伏参数进行表征。实验结果表明在DSSCs中掺杂CGGPY荧光粉能够将紫外光转换成近红外光,进而增加DSSCs的吸收效率及其光电流。当CGGPY掺杂的质量分数为6%时,DSSCs的光电转换效率达到8.658%,比未掺杂CGGPY的DSSCs提高了约46.7%。这种方法为提高DSSCs的光电转换效率提供了一条有效途径。

基于机器学习和器件模拟对Cu(In,Ga)Se_(2)电池中Ga含量梯度的优化分析

Cu(In,Ga)Se_(2)(CIGS)太阳能电池是一种高效薄膜太阳能电池,Ga含量(Ga/(Ga+In),GGI)梯度调控是在不损失短路电流情况下,获得高开路电压的一种有效方法.本文基于对薄膜电池效率极限的对比分析,首先评估了CIGS电池性能提升的优化空间和策略.进而,通过机器学习与电池模拟分析相结合,研究了不同类别的“V”型GGI梯度对电池性能的影响,优化了“V”型双梯度的分布,获得了高于26%的模拟效率,并探究了其内部载流子作用机理.本文的研究提供了获得高效率CIGS电池“V”型GGI梯度的优化方案,为实验优化提供了指导.

Cu(In,Ga)Se_2薄膜电沉积制备及性能研究

采用Mo/钠钙玻璃衬底作为阴极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,大面积的铂网电极作为阳极的三电极体系,以氯化铜,三氯化铟,三氯化镓和亚硒酸的水溶液为电解液,利用电沉积技术制备出黄铜矿结构Cu(In,Ga)Se2多晶薄膜。研究了不同热处理温度对C IGS多晶薄膜材料的组成、结构和表面形貌的影响以及薄膜的光电学性能。实验结果表明当热处理温度为450℃时,所制备的Cu(In,Ga)Se2薄膜的化学组成接近理想的化学计量比,薄膜具有黄铜矿结构,颗粒均匀,致密性较好,在室温下禁带宽度为1.43 eV,具有高的吸收系数。

柠檬酸钠的浓度对电沉积制备Cu(In,Ga)Se_2薄膜的影响(英文)

本文详细介绍了电沉积制备Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜的原理。电解液由CuCl2,InCl3,GaCl3和柠檬酸钠溶液组成。溶流组成通过改变柠檬酸钠的浓度,铟和镓的沉积电位接近或等于铜和硒的沉积电位。Cu(In,Ga)Se2薄膜的性能研究分别采用扫描电镜自带能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜分析Cu(In,Ga)Se2薄膜的化学组成、晶体结构和表面形貌。结果表明当柠檬酸钠浓度为1.0M时,所制备的Cu(In,Ga)Se2薄膜为单一的黄铜矿结构,晶粒大小均匀。

CIS(CIGS)太阳能电池研究进展

介绍了CIS(CIGS)薄膜太阳能电池的性能与结构以及制备方法、掺杂对电池的性能与结构的影响、窗口层的制备等方面的最新研究成果,重点介绍了两种低成本制备薄膜的方法:电沉积法和喷雾法,最后阐述了CIS(CIGS)太阳能电池在工业生产和空间应用的进展情况,并展望了CIS(CIGS)发展趋势。

磁控反应溅射直接生长绒面H化Ga掺杂ZnO-TCO薄膜及其特性研究

采用直流磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长出了具有绒面结构的H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜。研究了H2流量对薄膜结构、表面形貌及光电特性的影响。实验表明,在溅射过程中引入H2明显改善HGZO薄膜电学性能,并且能够直接获得具有绒面结构的薄膜。在H2流量为2.0sccm时,所制备的HGZO薄膜具有特征尺寸约200nm的类金字塔状表面形貌,同时薄膜方阻为4.8Ω,电阻率达到8.77×10-4Ω.cm。H2的引入可以明显改善薄膜短波区域的光学透过,生长获得的HGZO薄膜可见光区域平均透过率优于85%,近红外区域波长到1 100nm时仍可达80%。为了进一步提高薄膜光散射能力和光学透过率,根据不同H2流量下HGZO薄膜性能的优点,提出了梯度H2技术生长HGZO薄膜;采用梯度H2工艺生长获得的HGZO薄膜长波区域透过率有了一定的提高,薄膜具有弹坑状表面形貌,并且其光散射能力有了明显提高。

IWO缓冲层对磁控溅射生长绒面HGZO薄膜性能的影响

研究了W掺In2O3(IWO)缓冲层(buffer layer)对磁控溅射直接生长绒面结构H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。实验发现,加入IWO缓冲层能够有效地增大薄膜表面粗糙度,提高了薄膜光散射能力,薄膜绒度(550nm波长处)由7.05%提高至18.37%;具有IWO缓冲层的HGZO(IWO/HGZO)薄膜的电学性能稍微提升。通过优化工艺条件,当IWO缓冲层厚为10nm时,生长获得的IWO/HGZO复合薄膜方块电阻为3.6Ω,电阻率为6.21×10-4Ωcm,可见光及近红外区域透过率(400～1 100nm)为82.18%,薄膜绒度(550nm波长处)为18.37%。