化学水浴法制备薄膜太阳电池缓冲层材料的研究进展

从各反应条件对薄膜生长及其性能影响的角度,对CdS缓冲层的制备工艺进行了评述,并对新型无镉缓冲层的研究进展给予了重点介绍。最后展望了薄膜太阳电池缓冲层材料的发展方向,并指出了其发展应用中需要解决的问题。

生长温度对InAs/GaAs量子点太阳电池的影响研究

InAs/GaAs量子点的生长形貌和特性受不同生长环境和生长条件影响。本文借助光致发光光谱(PL)特性表征方法,通过实验生长,对比研究不同生长温度下获得的量子点性能,结合当前三结叠层GaInP/GaAs/Ge(2-terminal)电池存在的问题,以及该电池的设计、制作要求,分析了InAs量子点的不同生长温度对于具有量子点结构的中电池吸收的影响。

化学浴沉积法制备ZnS薄膜的结构及可见-近红外光谱特性研究

采用化学水浴法,以Zn SO4、柠檬酸钠、NH3·H2O、SC(NH2)2为反应物,在玻璃衬底上制备了Zn S薄膜,采用XRD、SEM、分光光度计、台阶仪等手段研究了水浴温度、沉积时间、p H值等条件对Zn S薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能的影响。结果表明,Zn S薄膜经退火后出现明显特征衍射峰,为闪锌矿结构,可见光范围内平均透过率均大于80%。经过工艺优化,在水浴温度为80℃、沉积时间为1 h、p H=10条件下沉积的Zn S薄膜表面均匀致密,可见光范围内平均透过率为89.6%,光学带隙为3.82 e V,适合做铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池的缓冲层。

Sb2Te3量子点的制备、结构及红外性质研究

碲化锑(Sb2Te3)是一种新型二维层状材料,采用"自上而下"的超声剥离法,以碲化锑粉末为原料,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为分散剂,首次成功制备出碲化锑量子点(Sb2Te3QDs),并采用多种手段(SEM,TEM,AFM,XPS,XRD等)对所制备Sb2Te3QDs的形貌和结构进行了表征,同时还采用UV-Vis、PL及PLE探究了Sb2Te3QDs的光学性质。研究表明:所制备的Sb2Te3QDs平均粒径为2.3 nm,平均高度为1.9 nm,颗粒大小均匀、具有良好的分散性,PL与PLE峰位有明显的红移现象,研究还发现Sb2Te3QDs在红外波段有明显的吸收与光致发光。研究表明:超声剥离法制备Sb2Te3QDs是切实可行的,该量子点的PL与PLE对波长具有依赖性,其在红外波段的特性表明:它有望成为一种新型的红外探测材料。

单靶溅射制备铜锌锡硫薄膜及原位退火研究

采用衬底加热溅射铜锌锡硫(CZTS)四元化合物单靶制备CZTS薄膜,并研究原位退火对制备薄膜的影响.结果表明:在溅射结束后快速升温并保持一段时间,所得到的样品相比于未原位退火的CZTS薄膜结晶质量更好,且表面更平整致密;原位退火后的CZTS薄膜太阳电池性能参数也相应地有所提升,其开路电压(V_(OC))为575 mV,短路电流密度(J_(SC))为8.32 mA/cm^2,光电转换效率达到1.82%.

二硫化铼量子点的制备及其光致发光性质研究

采用液相超声法首次成功制备出二硫化铼量子点(ReS_2 QDs),表面形貌、物相组分和光学性能测试发现:ReS_2 QDs平均粒径为2.7 nm,呈现六方晶系圆形结构并具有斯托克斯(Stokes)位移效应,表现出比体材料更优异的光学性能.

基于布拉格反射器的空间用四结砷化镓太阳电池抗辐照性能研究

利用理论计算确定适用于空间四结砷化镓太阳电池的布拉格反射器(DBR),同时借助Macleod软件对引入四结太阳电池的DBR结构进行模拟,并对比分析引入DBR结构的四结太阳电池在1MeV高能电子辐照前后的电学性能.结果表明,模拟得到由15对Al0.1Ga0.9As/Al0.9Ga0.1As材料组成的DBR在中心波长960nm处反射率最高且达到98.4%,高反射带宽165nm,与实验制备的引入该DBR结构的电池最高反射中心波长基本吻合.通过分析辐照前后电学性能,发现引入该DBR结构的电池辐照后各项电学性能衰减幅度小于未引入DBR结构的电池.

GaSb/GaAs异质结热光伏电池材料的MBE生长

利用分子束外延方法(MBE)在GaAs(001)衬底上外延生长了GaSb薄膜,并对GaSb薄膜进行了高温退火研究,利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、Hall效应(Hall Effect)和低温光荧光谱(LTPL)等手段对薄膜的晶体质量、电学性质和光学性质进行了研究。发现直接生长的GaSb膜表面平整,空穴迁移率较高。研究发现30 s、650℃的快速热退火可消除位错等缺陷,显著提高GaSb薄膜的光学质量。

N型硅——高效太阳电池的希望

全面阐述了N型硅片作为太阳电池基片的优点和缺点,并介绍了目前几种主要N型硅太阳电池的结构。

几种新型钙钛矿太阳电池的概述

基于钙钛矿太阳电池巨大的发展潜力,简要的概述了钙钛矿太阳电池的发展历程,并阐述其基本工作原理;同时总结了AZO基底钙钛矿太阳电池和三种基于钙钛矿与硅薄膜相结合的新型钙钛矿电池结构:钙钛矿硅薄膜复合太阳电池、新型双面钙钛矿太阳电池和硅基钙钛矿叠层太阳电池.最后,展望了未来开发新型钙钛矿太阳电池的努力方向及其发展前景,为进一步研究钙钛矿太阳电池提供一定的参考.

从Ⅰ-Ⅴ特性曲线分析太阳电池烧结工艺条件

通过对太阳电池的I-V特性曲线进行检测分析,得出太阳电池的串、并联电阻与电极烧结的各个温度段的温度密切相关,并联电阻受高温区温度和烧结时间(带速)的影响。通过对烧结工艺的优化调整,获得了较好性能的太阳电池,得到了烧结工艺调整优化的方法。

灰锡自溶剂法Ba/Eu复合填充Ⅷ型Sn基单晶笼合物的制备及电传输特性

采用灰锡自溶剂法制备Ⅷ型Sn基单晶笼合物,并通过Eu对其进行掺杂。研究表明所制备样品均为空间群为I43m的p型Ⅷ型Sn基单晶笼合物,Eu原子趋于取代Ba原子,且随着Eu元素起始含量的增加,材料晶格常数减小,熔点升高,较低的载流子浓度与较高的载流子迁移率使得材料Seebeck系数与电导率都有所提升,Eu起始含量x=0.50的样品其ZT值在480 K处获得最大值0.87。

溅射时间对硼掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲磁控溅射系统在玻璃衬底上制备了硼掺杂氧化锌(ZnO∶B)薄膜,利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见光-近红外分光光度计和四探针测试仪研究了溅射时间与薄膜的结构、光学和电学特性的关系。结果表明:ZnO∶B是多晶薄膜,具有六方钎锌矿结构且呈c轴择优取向,其透明导电性能优良,在可见光谱范围的平均透光率超过80%,薄膜电阻率随溅射时间延长而降低至3.0×10-3Ω·cm。

酸腐蚀液对多晶硅表面织构的影响

通过在富HF的HF-HNO_3溶液体系中加入新的添加剂NH_3·H_2O,对多晶硅片进行了腐蚀试验研究。在溶液配比为HF:HNO_3:NH_3·H_2O:H_2O=12:1:1:4(体积比),腐蚀时间为10min时得到的效果最好,多晶硅的织构表面沟槽的密度更高、分布更均匀;在波长300～1000nm的范围内平均反射率为5.13%。能够获得低反射率的多晶硅织构表面的主要原因为:加入的NH_3·H_2O以及系统中反应生成的NH_4NO_3分解时产生的N_2O气体和NO_2^-起到关键作用。

溅射气压对硼掺杂ZnO薄膜光电特性的影响

采用脉冲磁控溅射系统在玻璃衬底上制备了ZnO∶B薄膜,利用霍尔测试仪和紫外-可见光-近红外分光光度计及逐点无约束最优化法,研究了溅射气压(0.1～3 Pa)对ZnO薄膜的光学和电学特性的影响。结果表明:ZnO∶B薄膜在可见光区域内的平均透光率高于80%,近红外波段的透过率及薄膜的电阻率与溅射气压成正比;折射率n随溅射气压降低呈下降趋势,其值介于1.92～2.09之间;在较低的溅射气压下(PAr=0.1 Pa)获得的薄膜电阻率最小(3.7×10-3Ω.cm),且对应着小的光学带隙(Eg=3.463 eV)。

MBE方法在GaAs(001)衬底上外延生长GaSb膜

利用分子束外延方法(MBE)在GaAs(001)衬底上外延生长了GaSb薄膜,利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、Hall效应(HallEffect)和低温光荧光谱(LTPL)等手段对薄膜的晶体质量、电学性能和光学质量进行了研究。发现直接生长的GaSb膜表面平整,空穴迁移率较高。引入GaSb/AlSb超晶格可有效阻断进入GaSb外延层的穿通位错,对应的PL谱强度增强,材料的光学质量变好。

GaSb衬底上分子束外延生长的低温GaSb薄膜的低缺陷表面（英文）

系统地研究了随着GaSb薄膜生长温度的降低,Sb/Ga(V/III)比的变化对薄膜低缺陷表面质量的影响.为了获得良好表面形貌的GaSb外延层,生长温度与V/III比均需要同时降低.当Sb源裂解温度为900℃时,生长得到低缺陷表面的低温GaS b薄膜的最佳生长条件是生长温度为在再构温度的基础上加60℃且V/III比为7.1.

周期性梯度富硅SiN_x薄膜的微结构与发光特性

采用磁控共溅射结合快速光热退火技术在单晶硅和石英衬底上制备了含硅量子点的周期性梯度富硅SiNx薄膜(梯度薄膜)和单层富硅SiNx薄膜(单层薄膜)。采用Raman光谱、掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和光致发光(PL)光谱分析了薄膜的结构特性、键合特性和发光特性。Raman光谱、GIXRD和TEM结果表明,梯度薄膜和单层薄膜中的硅量子点晶化率分别为41.7%和39.2%;梯度薄膜的硅量子点密度是单层薄膜的5.4倍。FTIR光谱结果显示两种薄膜均为富硅氮化硅薄膜,梯度薄膜的硅含量小于单层薄膜。PL光谱结果表明梯度薄膜中的辐射复合缺陷少于单层薄膜。

Sn自溶剂含量对Al掺杂VIII型Sn基单晶笼合物电传输特性的影响

通过Sn自熔剂法制备了Al掺杂VIII型Sn基单晶笼合物Ba8Ga10Al6Snx（x=40,50,60;Sn40,Sn50,Sn60）,并研究Ba8Ga10Al6Snx单晶笼合物的结构和电传输特性对自熔剂Sn初始含量的依赖性。结果表明,Al的实际含量随Sn自熔剂含量的增加而基本保持不变,说明Sn的起始含量对Al在该笼合物中固溶度的影响较小;室温下Sn60样品的载流子浓度较高,这可能是因Al在笼合物Ga8Ga16Sn30中的占位不同而导致费米能级附近能带色散关系发生变化所引起;另一方面,在300~600 K的温度范围内,获得较高功率因子的是Sn初始含量为50的样品,在488 K处获得最大值1.82×10-3W·m-1·K-2;获得较低功率因子的是Sn初始含量为40的样品,而功率因子较低主要是由于该样品电导率较低。

衬底温度对含硅量子点的SiCx薄膜结构及其光学特性的影响

采用磁控共溅射沉积法,以Si靶和SiC靶为靶材,单晶Si(100)和石英为衬底,在不同衬底温度下沉积了富硅SiC_x薄膜。在氮气氛下于1100℃退火,得到包含硅量子点的SiC_x薄膜。采用傅立叶变换红外吸收光谱、拉曼光谱、掠入射X射线衍射和吸收谱对退火后的SiC_x薄膜进行了表征。结果表明:当衬底温度从室温(25℃)升至300℃时,薄膜的晶化率增至71.3%,硅量子点尺寸增至8.9 nm,而光学带隙则减至2.42 e ;随着衬底温度进一步升高,薄膜的晶化率降至63.1%,硅量子点尺寸减小至7.3 nm,而光学带隙却增加至2.57 e ;当衬底温度从室温(25℃)升至400℃时,薄膜的吸收系数呈先增大后减小趋势。在本实验条件下,最佳衬底温度为300℃。