微合金化在晶体硅太阳电池中应用的研究进展

在硅晶体中利用微合金化来获取性能优良的晶硅电池是其未来发展的重要方向。微合金化过程中,在硅中加入其它元素,带来硅晶体晶格畸变而易捕获空位,增加氧沉淀浓度、减少间隙氧含量,能抑制B-O复合体形成,从而改善硅晶体机械强度、提高少子寿命以及提高晶硅电池光电转化效率、抑制光致衰减效应。重点分析了Si-Ge、Si-Ga、Si-Sn、Si-Al和Si-In微合金化在晶体硅太阳能电池中的应用,通过微合金化能够满足人们对高质量晶硅电池的要求。掌握微合金化对晶硅电池性能影响的机理,并将其运用于实际生产中是目前急需解决的问题。

一步法合成微纳结构TiO_2及在染料敏化太阳电池中的应用

TiO2纳米颗粒具有较高的比表面积及吸附性能,使得其在染料敏化太阳电池中的应用及效率取得了突出的进展.近年来,TiO2微米球由于具有较大的比表面积、对可见光的散射作用强,以及特殊的微纳米结构等特点,倍受人们的关注.因此,为了获得较高的光电转化效率,充分利用各维度微纳米材料的优点,制备复合维度的光阳极结构薄膜是目前研究的热点.在本研究中,我们采用一步法直接合成了TiO2微米球与纳米颗粒共生纳米材料,该共生材料具有较大的比表面积、优良的光散射作用.将其作为光阳极材料应用于染料敏化太阳电池中,与纯微米球及纳米颗粒相比,基于该共生纳米材料制备的光阳极薄膜的染料吸附量大、电子寿命长,有效地提高了电池的短路电流密度,在相同的多孔薄膜厚度为7.2μm时,得到了8.15%的光电转化效率,优于纯微米球的7.60%及纳米颗粒的6.83%.最后,通过加入一层纳米颗粒(4.8μm)进行薄膜结构优化及Ti Cl4处理,基于该共生微纳米结构的太阳电池获得了10.82%的高光电转化效率.

基于新型电子给体的联吡啶钌染料及其敏化太阳电池

合成了一种含有N,N-二甲基苯胺电子给体的新型联吡啶钌染料Ru[(L)(dcbpy)]NCS2,编号RC-30,并应用于染料敏化太阳电池(DSC)中。使用核磁共振氢谱(1H NMR),基质辅助激光解吸-飞行时间质谱(MALDITOFMS)对新染料的分子结构进行表征,利用紫外可见吸收(UV-Vis)和循环伏安法(CV)对染料的光电化学性质进行表征。将该染料应用在DSC中,RC-30敏化电池的短路电流密度J_(sc)、开路电压V_(oc)、填充因子FF、电池效率η分别为15.5 m A/cm^2、0.710 V、73.9%和8.11%,相对于相同条件下标准染料N3的J_(sc)提高了15.6%、电池效率η提高了10.4%。

Mechanism of boron removal from Si-Al melt by Ar-H_2 gas mixtures

A new method about purification of metallurgical grade silicon （MG-Si） by a combination of Si-Al solvent refining andgas blowing treatment was proposed. The morphologies and transformation of impurity phases, especially for boron and iron in Si-Al melt were investigated during Ar-H2 gas blowing treatment. The mechanism of boron removal was discussed. The resultsindicate that gas blowing can refine grain size and increase nucleation of the primary Si. Boron can be effectively removed fromMG-Si using the Ar-H2 gas blowing technique during the Si-Al solvent refining. Compared with the sample without gas blowing,the removal efficiency of boron increases from 45.83% to 74.73% after 2.5 h gas blowing. The main impurity phases containingboron are in the form of TiB2, AlB2 and VB compounds and iron-containing one is in the form of β-Al5FeSi intermetallic compound.Part of boron combines [H] to transform into gas BxHy （BH, BH2） and diffuses towards the surface of the melt and is volatilized byAr-H2 gas blowing treatment under electromagnetic stirring.

掺Sn改善UMG-Si铸锭中铁对少子寿命的影响作用

为削弱有害杂质元素Fe对多晶硅性能的影响,采用Si-Sn微合金化的途径,研究Sn对不同Fe污染程度时提纯多晶硅(UMG-Si)定向凝固后少子寿命的变化。掺入30ppmw或100ppmw Fe杂质后,在Sn元素含量分别为0ppmw、15ppmw、30ppmw、50ppmw时,测试定向凝固多晶硅少子寿命变化。随着Fe含量增加硅锭少子寿命减少,初始杂质Fe含量为0ppmw、30ppmw、100ppmw时,硅锭中部平均少子寿命分别为0.81μs、0.52μs和0.40μs。掺入适量的Sn元素,能有效削弱杂质Fe的危害,提高少子寿命。当初始Fe含量为30ppmw时,掺入Sn为15ppmw、30ppmw后,硅锭中部平均少子寿命提高23%、25%。当Fe含量为100ppmw时,掺入Sn含量为15ppmw、30ppmw、50ppmw后,少子寿命可提高40%、50%、40%。原子半径比Si大的Sn原子引入晶格应力,抑制间隙原子Fe成核、阻碍Fe扩散,有效减少杂质Fe的危害。

便携式野外仪器的微机接口

以供野外使用的便携式地物光谱仪的开发设计为例,介绍一般便携式仪器与微机的交互通信方法和实现。

8-mol%钇稳定氧化锆放电等离子烧结体的电学特性研究

采用等离子烧结技术,在1350℃10min所烧结的8-mol％钇稳氧化锆样品(SPS)与常规1450℃4h烧结样品(CS)相比,SPS样品致密度已达到99％.通过X射线衍射(XRD)对两种样品分析其结构均为立方体(Fm3m),根据XRD谱(111)峰算得SPS样品的晶粒大小D111为154 nm,CS样品的D111大于1 μm.用ZVIEW软件对不同测试温度下所得交流阻抗测试结果进行了拟合处理,研究结果表明:SPS样品的离子电导率不同于CS样品;在400～800℃温度范围内,放电等离子烧结样品的活化能为91kJ·mol-1,与常规烧结样品的96kJ·mol-1相一致,这说明SPS烧结体的导电机理与常规烧结体基本一致.

不同尺寸纳米TiO_2多孔薄膜中陷阱态分布研究

纳米Ti O2多孔薄膜中陷阱态的数量与分布可影响光致电子的传输与复合,进而影响染料敏化太阳电池(DSSCs)的性能.本文采用三电极体系,基于电化学阻抗谱(EIS)及循环伏安法(CV),研究了分别由10,20,80和200 nm Ti O2纳米颗粒组成的多孔薄膜中陷阱态的分布情况,结果表明,多孔薄膜中陷阱态的含量随颗粒的增大而减少.同时,光电子能谱(XPS)表征结果显示,多孔薄膜中Ti3+及氧空位的含量随颗粒增大有所减少.本研究工作为不同尺寸纳米颗粒的多孔薄膜对电池光伏性能影响提供了又一微观机制说明.