乙酸胍表面处理提高纯红光钙钛矿发光二极管性能

金属卤化物钙钛矿材料由于具有优异的光电性质可被用于制作发光二极管,近年来备受关注。钙钛矿表面和钙钛矿/传输层的界面处存在大量的缺陷,严重影响器件的性能和稳定性,而对表/界面进行有效的钝化处理是减少界面缺陷、提升器件性能的可行途径。本文报道了一种在萃取剂中添加乙酸胍的表面处理策略,可有效地减少钙钛矿层表面缺陷,改善薄膜形貌,进而将钙钛矿薄膜的荧光量子产率从64%提升到79%。基于乙酸胍表面处理的钙钛矿薄膜制备的发光二极管,最大效率可达11.66%,最大亮度达1285 cd·m^(-2),明显优于未处理的参考器件(6.69%,689 cd·m^(-2)),同时也展现出更好的稳定性。该研究提供了一种有效的钙钛矿表面处理策略,可以提高钙钛矿发光二极管的性能和稳定性。

PERC结构多晶硅太阳电池的研究

高效、低成本是目前硅太阳电池追求的主要目标。多晶硅太阳电池成本低,但其电性能较差。背面钝化及局部背接触是提高多晶硅太阳电池电性能的主要技术。通过采用SiO2/SiNx叠层膜作为背钝化介质层,依次经过背面开槽、丝网印刷、烧结形成背面局部接触,制备钝化发射极和背表面电池(PERC)结构多晶硅太阳电池。采用恒光源I-V特性测试系统测试其电性能,结果表明:较之常规铝背场多晶硅太阳电池,PERC结构电池在开路电压Voc、短路电流密度Jsc、转换效率η方面分别提高了13 mV、1.8 mA/cm2和0.67%(绝对值),其转换效率达到17.27%。PERC结构多晶硅电池采用了常规丝网印刷工艺,有利于实现高效多晶硅电池的产业化生产,具有很高的实际意义。

PERC太阳电池背面SiN_x折射率的优化

提高背反射率、降低背表面复合速率是提高太阳电池转换效率的重要研究方向之一。SiNx薄膜因其良好的钝化特性不仅应用在传统太阳电池发射极钝化,也同时应用在局部背接触太阳电池(PERC)背表面,起到背面钝化及增加背反射的作用。为增强PERC太阳电池背钝化、提高电池背面长波光子的反射率,在背表面AlOx/SiNx叠层膜模型基础上,提出并研究了不同折射率的双层SiNx对PERC太阳电池性能的影响,实验结果表明:采用折射率2.4/2.0的SiNx薄膜,PERC太阳电池电性能相对较好,相对常规背钝化电池,开路电压、电流密度以及转换效率分别提高了1.8 mV,0.16 mA/cm2,0.11%。

PERC电池背表面钝化的PC1D仿真分析

采用PC1D软件仿真分析钝化发射极及背接触（passivation emitter and rear contact,PERC）电池;模拟结果表明：降低电池的背表面复合速率有利于增强电池性能、提高电池长波响应。PERC电池由于背表面钝化可采用较低的背场厚度;背钝化层中的表面电荷对高背表面复合速率的电池性能的提升作用显著,但在背表面复合速率较低时影响不大;实测得到PERC电池比常规全铝背接触电池的开路电压和短路电流分别增大1.56%和2.56%。

聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳电池

利用旋涂法将自制的聚苯乙烯(PS)微球涂覆到不同厚度的单晶硅片上,作为钝化发射极和背面电池(PERC)的背接触开口的掩模,然后用快速热退火工艺使PS微球挥发形成PERC电池的背接触开口,最后用磁控溅射在PERC电池背面生长一层Ag电极。利用该方法制备了面积为40 mm×40 mm、厚度分别为40、55和70μm的三种超薄单晶PERC太阳电池。制备的超薄太阳电池未出现任何翘曲。超薄太阳电池的电流密度-开路电压(Jsc-Voc)曲线和外量子效率(EQE)曲线测试结果表明,随着电池厚度的减小,电池的转换效率随之下降。其中,40μm厚的电池转换效率最高达13.6%,平均转换效率为13.3%,并展现出良好的柔韧性,极限弯曲角度达到135°。

p型PERC双面太阳电池背面铝栅线的设计

钝化发射极背面接触(PERC)双面太阳电池(PERC+)背面采用丝网印刷铝栅线的设计,代替常规PERC电池背面全铝背场层,达到背面发电的效果。对不同背面铝栅线宽度的PERC+电池和常规PERC电池的电性能及激光开窗截面图进行比较,发现了不同宽度的铝栅线对电池背面空洞率和局部背表面场(LBSF)层的质量有较大影响,合适的铝栅线宽度能最大程度地保证PERC+电池的转换效率。实验得出在相同的激光开窗工艺下,当背面铝栅线设计宽度为250μm时,PERC+电池具有较好的铝栅线高宽比,烧结后的激光开窗区域形成了良好的LBSF层。同时,所有电池在测试时背景采用不反光黑布。测试结果显示,最优组的PERC+电池平均正面转换效率达到21.21%、平均背面转换效率达到13.97%。

不同支架形式的高效PERC组件发电性能

为解决目前光伏用地紧张的问题,使得电站收益最大化,需要对高效PERC(passivated emitter and rear cell)组件的发电性能和光伏支架的选型开展进一步研究。该研究基于中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司天长一期100 MW渔光互补光伏发电项目,以天长光伏电站为试验平台,对固定式PERC方阵B1、单轴式PERC方阵B2、固定式多晶硅方阵B3和单轴式多晶硅方阵B4在2018年的发电情况进行监测,对比分析了这2种光伏组件在不同支架形式下的单瓦全年日均和单瓦单日的发电数据,验证PERC组件优越的发电性能,对比分析了不同支架形式下PERC组件的单瓦全年日均发电数据,以及在辐照度最高的7月及辐照度最低的12月的发电性能。结果表明,PERC组件全年发电性能优于多晶硅组件,在固定式和单轴式2种支架形式下的年平均发电增益分别为3.7%和5.7%,单轴PERC组件在春夏两季的发电性能均优于固定PERC组件,月均发电增益达到13.4%。PERC组件在长期工作时的优越发电性能和不同支架形式下的发电特点,可为未来光伏电站建设初期的组件和支架选取提供参考,增加电站投资收益。

双面PERC太阳电池背面效率及双面率优化工艺

基于钝化发射极和背面接触(PERC)太阳电池工艺,对选择性发射极晶体硅双面PERC太阳电池背面效率及双面率优化进行了研究。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备,制备了背面为AlOx/SiNx钝化膜层的双面PERC太阳电池。提出了几种不同背面钝化膜层的设计方案,分析了不同设计方案对双面PERC太阳电池背面效率及双面率的影响。测试结果表明,采用背面AlOx/SiNx叠层钝化膜、SiNx双层减反射膜、较大折射率梯度SiN_x膜层、较薄AlOx膜层及较薄SiNx膜层工艺,对提升双面PERC太阳电池背面效率及电池双面率效果显著,用最优设计方案制备的双面PERC太阳电池,其背面效率和双面率分别为14.96%和68.69%。

金刚线切割的多晶PERC太阳电池背叠层钝化工艺的优化

为研究金刚线切割(DWS)的多晶钝化发射极背面电池(PERC)的背叠层钝化工艺对太阳电池长波光谱响应的影响,通过时域有限差分(FDTD)软件模拟传统铝背场电池与PERC电池的电场强度分布情况,并从背面膜层的折射率、钝化质量以及电池的电性能方面比较了两种不同的电池。通过研究发现,在多晶PERC太阳电池中采用背叠层钝化工艺后,能够使电池长波光谱响应增强。当硅片背面刻蚀量达到0.13 g,且在碱抛光工艺后SiO_(2)/SiN_(x)∶H叠层膜膜厚为200 nm时,电池的反射率达到最大值,尤其是退火温度为700℃时的钝化效果最佳,此时电池的光电转换效率也最高。

双面N型电池发射极钝化工艺技术研究

双面N型电池有望成为未来高效电池市场的一个重要电池类型,而硼发射极的钝化处理对于高效N型电池而言至关重要。本文对低成本、低温干法氧化钝化硼发射极技术进行了详细的研究,分析了温度及时间因素对低温干法氧化效果的影响,并制备获得了正面效率18.5%、背面效率16%、综合效率达21.7%的双面N型电池。由于低温干法氧化使用的设备为生产线通用的管式炉,具有设备费用低、工艺容易控制的优点,在N型双面电池大规模生产工艺推广中有很大的潜力。

低损伤选择性发射极太阳电池激光工艺

钝化发射极及背面接触(PERC)太阳电池技术叠加激光选择性发射极(SE)制备工艺是近年发展起来的提升PERC太阳电池效率的有效方法之一,但是在SE的制备过程中易发生磷硅玻璃(PSG)层被激光烧蚀的现象,导致电池性能下降。通过研究激光波长、脉冲频率、激光功率和扫描速度对硅片表面形貌、表面方块电阻、电池性能的影响,探索高效率、低损伤SE太阳电池的制备方法。实验结果表明,在激光波长为1 064 nm、激光功率为2 W、脉冲频率为30 Hz条件下可获得最佳电池性能,SE太阳电池光电转换效率最高达到22.01%,与传统工艺制备的太阳电池相比提升约0.51%。

硼镓共掺多晶硅背钝化太阳电池的光衰研究

研究同一小硅锭中不同部位的硼镓共掺多晶硅片制备成背钝化太阳电池后,不同的电池效率和光衰情况,并研究经过同样的抗光衰处理后这些电池的光衰情况。测试结果显示,硅锭尾部位置的硅片具有最高的电阻率、最高的氧含量、最低的硼、镓含量及最高的杂质含量。将硅锭不同位置的硅片经过量产产线制成背钝化电池后,头部硅片得到的电池片的平均转换效率为19.08%,中部硅片得到的电池片的平均转换效率平均效率为19.15%,尾部硅片得到的电池片的平均转换效率为19.06%。光衰结果显示,对于未经过抗光衰处理的电池片,头部和中部位置具有较低的光衰比例,而尾部位置具有较高的光衰比例;电池片经过抗光衰处理后,不同位置对应的电池片都有效率提升,继续经过光衰测试后,尾部位置出现较明显的抗光衰效果。该研究对硼镓共掺多晶硅片生产和多晶背钝化电池抗光衰工艺具有指导意义。

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。

四苯硼钠添加剂对背钝化太阳能电池铝电极性能的影响

采用不同含量的四苯硼钠(C24H20BNa)添加剂制备背钝化太阳能电池(PERC)用铝浆,将铝浆丝网印刷于背钝化太阳能电池硅片上,经过烧结后测试电性能。通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对局部背表面区域(LBSF)进行微观形貌观察。结果表明,在四苯硼钠用量为0.5%(wt,质量分数)条件下,背钝化太阳能电池片的开路电压为656mV,填充因子为79%,电阻值为81Ω,光电平均转化率最高达到20.3%。

光致发光技术PL(PhotoLuminescence)分析结晶硅片及电池片

类稳态光致发光技术(QSS-PL)是一项很有效,定量分析硅片及电池片的工具。类稳态光致发光技术(QSS-PL)的运用不仅在研究开发方面,也适合在线硅片高速分选。

VCSEL侧面抽运的全固态激光器

研究了一种VCSEL(垂直腔表面发射激光器)侧面抽运的全固态激光器,报道了一种可以稳定工作的紧凑型Nd\:YAG激光器。该激光器采用VCSEL阵列进行侧面抽运,利用微透镜阵列对VCSEL阵列进行准直,并以柱透镜将抽运光整形为线形光束以获得足够高的功率密度,以Cr^(4+)\:YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q,最终得到重复频率为40 Hz、脉宽为4 ns及单脉冲能量为2.1 mJ的激光输出。测试结果表明,该激光器在较大的温度范围内都可以实现稳定的激光输出,同时具有结构紧凑、高抗失谐和高抗振动的特性,可作为未来空间激光探测及其他特殊环境下应用的光源。

V2O5–B2O3金属氧化物玻璃对背钝化电池局域铝背场性能的影响

采用不同V2O5–B2O3比例的金属氧化物玻璃粉(V–B–MO)制备了背钝化硅太阳能电池(PERC),对电池进行了电性能、扫描电子显微镜和电池电致发光(EL)等测试分析。对玻璃粉进行了热分析,研究了V–B–MO玻璃粉对PERC电池局域铝背场性能的影响。结果表明:当玻璃的V–B比例在质量比为25:35的情况下,电池有较高的开路电压和转换效率。通过对V–B–MO玻璃添加稀土元素氧化物La2O3,CeO2等,可提高电池的电性能。玻璃的相变温度、熔化温区和熔化吸热量等热特性对局域铝背场的形成及填充率有直接的影响,熔点较低、熔化温区较窄的玻璃制作的电池有较好的光电转换效率。局域铝背场处存在完全填充、部分填充和没有填充3种状态,填充较差部位会在EL图像中产生黑线。

纳秒激光熔覆硅纳米薄膜的仿真分析及实验研究

以重掺杂硼的纳米硅浆料为硼源,采用纳秒激光熔覆工艺,在钝化发射极及背接触(PERC)电池背面形成了重掺杂硼的硅熔覆层。通过建立三维瞬态温度场的有限元仿真模型,并利用单因素仿真实验,得到了激光工艺参数对温度场的影响规律,初步确定了各激光工艺参数的合理范围。利用极差分析获得了激光工艺参数与激光熔覆温度场分布的相互作用规律。将激光熔覆工艺兼容到PERC电池的制备实验中,结果表明:仿真模型与实验结果较为吻合,电池的平均光电转化效率提升了0.27%。