【摘 要】
：
a-Si/c-Si异质结太阳电池由于结合了非晶硅低温、低成本的工艺制备过程和晶体硅稳定高效的优异特性,正在受到当今光伏产业越来越多的重视.作为界面器件,晶体硅与非晶硅界面处由于晶格失配、悬挂键、能带不连续等造成界面缺陷态,增加光生载流子的复合,影响其输运过程,因而对异质结界面的钝化是获得高效电池的关键.除了采用原子/离子氢对晶体硅表面的钝化之外,通常在掺杂层和晶体硅之间插入约5nm厚的a-Si:H
【机 构】
：
中国科学院研究生院物理科学学院,北京市,100049
论文部分内容阅读
a-Si/c-Si异质结太阳电池由于结合了非晶硅低温、低成本的工艺制备过程和晶体硅稳定高效的优异特性,正在受到当今光伏产业越来越多的重视.作为界面器件,晶体硅与非晶硅界面处由于晶格失配、悬挂键、能带不连续等造成界面缺陷态,增加光生载流子的复合,影响其输运过程,因而对异质结界面的钝化是获得高效电池的关键.除了采用原子/离子氢对晶体硅表面的钝化之外,通常在掺杂层和晶体硅之间插入约5nm厚的a-Si:H薄层作为缓冲层来进一步钝化界面缺陷.但本征缓冲层的加入使得薄膜沉积工艺复杂化,德国HM1通过优化界面钝化过程,实现无缓冲层的a-Si(p)/c-Si(n)电池效率达到19.8﹪,因此,硅异质结电池中可否不用缓冲层,该问题对面向产业化的过程中,简化电池制备工艺有重要意义.本文采用德国HMI(HahnMeitnerInsitutue)开发的AFORS-HET硅异质结太阳电池模拟程序,模拟计算了有无本征缓冲层和不同的薄膜硅/晶体硅界面缺陷态密度情况下ITO/a-Si/c-Si/Ag异质结电池的光伏特性.通过模拟计算发现,薄膜硅/晶体硅的界面缺陷态密度是决定电池性能的关键因素,随着界面缺陷态密度的增加,填充因子(FF)迅速降低,电池性能下降.在不考虑界面态的情况下,本征层缓冲层的引入可以改善电池特性,使电池效率有所提高;而当考虑界面态的影响时,本征层的引入反而不利于电池性能的改善,开路电压降低,电池效率降低;并且随着界面缺陷态密度的增加,本征层的引入造成电池效率降低的幅度加大;当界面缺陷态面密度超过1012cm-2,则严重影响了电池的效率.以上模拟计算结果表明,如果能够通过氢处理等手段有效地钝化晶体硅表面,降低界面缺陷态密度,则不采用缓冲层也应得到高效率的a-Si/c-Si异质结太阳电池.
其他文献
用等离子体化学气相沉积(PECVD)法通过改变硅烷与氨气的流量比沉积氮化硅薄膜,用椭圆偏振仪、准稳态光电导衰减法(QSSPCD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外吸收光谱(IR)、反射谱测试氮化硅薄膜的厚度、折射率、少子寿命、Si/N、氢含量、反射率.实验发现,在沉积温度350℃,沉积时间5min,[SiH4:N2]/[NH3]=4∶1时,沉积氮化硅后硅片高寿命、氢含量高钝化效果好、反射率低.在退
本文采用等离子增强气相沉积法(PECVD)与退火热处理相结合制备得到了SnO2多晶薄膜.利用X射线衍射、紫外可见透射光谱等方法研究了SnO2薄膜的微观结构以及光学和电学的性质.结果表明:热处理后的SnO2薄膜,从非晶转化为四方相多晶结构,透过率变化不大,载流子浓度增大.
本文利用中频磁控溅射方法制备ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜,研究了溅射功率对ZAO薄膜电学、光学以及绒面表面形貌的影响,获得了适合太阳电池的高性能薄膜,其电阻率为4.6×10-4Ωcm,可见光范围内的平均透过率大于85﹪,低功率条件下制备的绒面ZAO薄膜具有较好的表面形貌.
本文通过改进设备用电子束蒸发在衬底温度为100℃、氧分压为5×10-2Pa工艺条件下制备ITO薄膜,并使用台阶仪、分光光度计、XRD等测试手段分析了薄膜的结构和性能,所制得ITO膜在膜厚为100nm左右时,电阻率在2.7-4.5×10-4Ω·cm之间,可见光内的透过率在90﹪左右.对比ZnO:Al(ZAO)膜和ITO膜两种透明顶电极在柔性衬底太阳电池上的应用,分析ITO透明顶电极对电池的影响及其原
本文采用磁控溅射方法结合多层膜结构制备了优质β-FeSi2薄膜.[Fe0.5nm/Si1.6nm]120多层膜经过900℃退火2小时后,样品呈现β(220)/(202)择优取向,而Fe单层膜制备的样品则无择优取向.原子力显微镜分析表明,多层膜法制备的样品表面均方根粗糙度约为16nm,约为单层膜样品的一半.根据光吸收谱测量,样品的禁带宽度为0.88eV.在40W光源照射下,多层膜法制备的样品具有大于
由于光伏发电功率具有波动性强、只输出有功功率和出力难以预报等特点,给并网型光伏电站的规划和运行带来一定的难度.本文基于羊八井并网光伏电站所处电网的实际情况,计算和分析了符合静态安全性和暂态稳定性要求的光伏最大安装容量,并且讨论了影响光伏最大安装容量的因素.
氧化铟锡(Indium-TinOxide,ITO)具有在可见光范围内高度透明的特性和优良的电学特性,通常当作透明电极,被广泛应用于太阳电池和发光元器件上.本研究中用电阻加热反应蒸发的方法制备ITO薄膜,测试了膜的厚度、电阻率、可见光透过率、载流子浓度和迁移率,讨论薄膜的厚度对薄膜光电性能的影响.将实验中制备的ITO作为nip太阳能电池透明电极,其短路电流为10.13mA/cm2,开路电压为0.79
本文利用射频磁控溅射方法,采用氧化铟锡陶瓷靶材制备了氧化铟锡透明导电薄膜.研究了衬底温度对其表面形貌和光电特性的影响.在衬底温度为200℃、纯氩气中制备的氧化铟锡薄膜电阻率为2.5×10-4Ω·cm、可见光波段(360～750nm)透过率为88.5﹪,适合用作异质结太阳电池的前电极和减反射膜.
本文主要采用超声喷雾技术制备了p型ZnO薄膜,关注了薄膜特性与衬底之间的关系.Hall测试结果显示不同衬底上ZnO薄膜的电学特性有较大差别:相对于普通玻璃衬底,Si衬底上制备薄膜的迁移率和电导率有较大的改善.另外,同n-Si衬底衬底相比,p-Si衬底上ZnO薄膜的导电类型较稳定,文中结合XRD、SEM等分析手段对其原因进行了分析.
本文通过倾斜面上太阳辐照量计算模型和太阳电池组件电学模型,对广州地区的光伏建筑一体化(BIPV)并网发电系统中,光伏阵列的朝向和倾角对并网发电系统性能的影响进行了分析和研究.结果发现:在广州地区,当光伏阵列朝向正南19°倾角时,光伏并网发电系统中有最大的年产出电能,而当阵列朝向偏离正南时,对于一定的偏离角和倾角的光伏阵列,光伏阵列在偏东南时比西南时有更大的年产出电能;在广州地区,光伏阵列朝向对阵列