基于BiFeO_3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究

采用金属银辅助化学刻蚀法在制绒的硅片表面刻蚀纳米孔形成微纳米双层结构,以期获得高吸收率的太阳能电池用黑硅材料.鉴于微纳米结构会在晶硅表面引入大量的载流子复合中心,利用磁控溅射技术在黑硅太阳电池表面制备了BiFeO_3/ITO复合膜,并对其表面性能和优化效果进行了探索.实验制备的具有微纳米双层结构的黑硅纳米线长约180—320 nm,在300—1000 nm波长范围内入射光反射率均在5%以下.沉积BiFeO_3/ITO复合薄膜后的黑硅太阳能电池反射率略有提高,但仍然具有较强的光吸收性能;采用BiFeO_3/ITO复合膜的黑硅太阳能电池开路电压和短路电流密度分别由最初的0.61 V和28.42 mA/cm^2提升至0.68 V和34.57 mA/cm^2,相应电池的光电转化效率由13.3%上升至16.8%.电池综合性能的改善主要是因为沉积BiFeO_3/ITO复合膜提高了电池光生载流子的有效分离,从而增强了黑硅太阳电池短波区域的光谱响应,表明具有自发极化性能的BiFeO_3薄膜对黑硅太阳能电池的表面性能可起到较好的优化作用.

可见光响应型Cu-Ti-O纳米管阵列的阳极氧化制备及表征

通过阳极氧化在Cu30Ti70合金基体上制备出高度有序的Cu掺杂Cu-Ti-O纳米管阵列,并讨论了阳极氧化时间对Cu-Ti-O纳米管阵列形貌和结构影响。结果表明:在O2气氛中450℃退火晶化2 h后,Cu-Ti-O纳米管阵列在400~650 nm波长范围内表现出较强的可见光响应性能,其本征吸收带边和可见光吸收带边最大值分别红移至470nm和760nm;Cu掺杂后形成的氧空位促进了Cu-Ti-O纳米管锐钛矿向金红石相的转变;随着阳极氧化时间的延长,Cu-Ti-O纳米管阵列长度增加,管壁厚度减薄,且在O2气氛中450℃退火2 h后,金红石相转变量增加。

可见光响应型Cu掺杂TiO_2纳米管的阳极氧化制备及表征

为了实现简易可控生长Cu掺杂TiO_2纳米管并有效拓展其吸收带边,通过电化学阳极氧化,在Cu质量百分含量为5%的Cu_5Ti_(95)合金基体上生长出高度有序Cu掺杂TiO_2纳米管前驱体,并在O_2气氛450℃退火晶化2h。并对纳米管的形貌、晶型结构和光谱吸收等性能进行表征。结果表明:Cu-Ti-O纳米管阵列的管长、管径和管壁厚度分别为5.8μm、150nm和10~15nm,经O_2气氛450℃退火晶化2h后,纳米管底部发生锐钛矿向金红石相转变,Cu-Ti-O纳米管阵列吸收带边红移至450nm,为后续光电化学性能测试提供了重要的实验依据。