下载文档原格式
异质结太阳能电池研究现状一、引言：进入21世纪，传统的化石能源正面临枯竭，人们越来越认识到寻求可再生能源的迫切性。
据《中国新能源与可再生能源发展规划1999白皮书统计，传统化石能源随着人们的不断开发已经趋于枯竭的边缘，各种能源都只能用很短的时间，石油：42年，天然气：67年，煤：200年。
而且，由于大量过度使用这些能源所造成的环境污染问题也日益严重，每年排放的二氧化碳达210万吨，并呈上升趋势，二氧化碳的过度排放是造成全球气候变暖的罪魁祸首；空气中大量二氧化碳、粉尘含量已严重影响人们的身体健康和人类赖以生存的自然环境。
正是因为这些问题的存在，人们需要一种储量丰富的洁净能源来代替石油等传统化石能源。
而太阳能作为一种可再生能源正符合这一要求。
太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，若把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量就可达5.6×1012千瓦小时。
而我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1700亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的前景非常广阔。
在太阳能的有效利用中,太阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域,是其中最受瞩目的项目之一。
太阳能电池的研制和开发日益得到重视。
本文简要地综述了各种异质结太阳能电池的种类及其国内外的研究现状。
二、国外异质结太阳能电池1、TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池2005年5月份，Kohshin Takahashi等发表了TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池，电池结构如图1。
图1 ITO/PEDOT:PSS/CuPc/PTCBI/Al结构太阳能电池简图图2 TCO/TiO2/P3HT/Au电池结构示意图同时采用了卟啉作为敏化剂吸收光子，产生的电子注入到TiO2的导带，有效地增加了短路电流。
测得的短路电流JSC=1.11mA/cm2,开路电压VOC=0.50V，填充因子FF=48%，能量转化效率PCE=0.26%。
《无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，能源需求持续增长，寻找清洁、可持续的能源成为了世界各国的共识。
其中，钙钛矿太阳能电池以其高效率、低成本等优势备受关注。
近年来，关于无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的研究逐渐增多，本文旨在探讨其制备方法及性能研究。
二、无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备1. 材料选择无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备主要涉及钙钛矿材料、导电基底、碳电极等材料的选用。
钙钛矿材料为光电转换的关键，导电基底应具备良好的导电性和透明度。
此外，需注意所选材料的稳定性和环保性。
2. 制备流程（1）制备导电基底：选择合适的导电玻璃基底，进行清洗和预处理。
（2）制备钙钛矿层：采用溶液法或气相沉积法将钙钛矿材料制备成薄膜，并对其进行退火处理。
（3）制备碳电极：在钙钛矿层上涂覆碳电极材料，并进行热处理。
（4）完成电池组装：将电极与其他组件进行组装，形成完整的太阳能电池。
三、无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的性能研究1. 光电性能分析通过测量电池的电流-电压曲线，分析其开路电压、短路电流、填充因子等关键参数。
同时，采用光谱响应测试、量子效率测试等方法，研究电池的光电转换效率及稳定性。
2. 结构与形貌分析利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段，对电池的结构和形貌进行表征。
通过分析钙钛矿层的结晶度、颗粒大小及分布等，探讨其光电性能的影响因素。
3. 稳定性测试在光照、湿度等不同环境条件下，对电池进行长时间稳定性测试。
通过对比不同条件下电池的性能变化，评估其实际应用潜力。
四、实验结果与讨论经过一系列实验，我们成功制备了无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池。
通过光电性能分析，我们发现该电池具有较高的开路电压和短路电流，填充因子也表现出色。
在结构与形貌分析中，我们发现钙钛矿层的结晶度良好，颗粒分布均匀。
在稳定性测试中，该电池在光照和湿度环境下均表现出较好的稳定性。
《梯度掺杂a-Si_H-c-Si异质结太阳电池设计与性能模拟研究》篇一梯度掺杂a-Si_H-c-Si异质结太阳电池设计与性能模拟研究一、引言随着人们对可再生能源需求的增长，太阳电池作为清洁、可再生的能源转换设备，其研发与优化显得尤为重要。
在众多太阳电池类型中，a-Si:H/c-Si异质结太阳电池以其高效率、低成本和良好的稳定性受到了广泛关注。
本文将重点研究梯度掺杂技术在此类太阳电池中的应用，以及其对电池性能的影响。
二、梯度掺杂a-Si:H/c-Si异质结太阳电池设计a-Si:H/c-Si异质结太阳电池主要由氢化非晶硅（a-Si:H）和晶体硅（c-Si）构成异质结。
梯度掺杂技术是一种通过改变材料中杂质浓度的空间分布，以优化太阳电池性能的技术。
在设计中，我们将梯度掺杂技术应用于a-Si:H和c-Si材料，以实现更好的能带匹配和电性能。
1. 材料选择与结构我们选择a-Si:H作为光吸收层，c-Si作为基底材料。
在a-Si:H层中，采用梯度掺杂技术，使杂质浓度从表面到内部逐渐变化。
这种设计有助于提高光吸收效率，减少光生载流子的复合损失。
2. 梯度掺杂实现梯度掺杂的实现主要通过改变掺杂源的浓度分布来实现。
在a-Si:H层的生长过程中，通过控制掺杂源的蒸发速率或流量，实现杂质浓度的空间分布。
三、性能模拟与分析为了研究梯度掺杂对a-Si:H/c-Si异质结太阳电池性能的影响，我们进行了性能模拟。
模拟主要基于物理模型和数学模型，通过改变参数来模拟不同条件下的太阳电池性能。
1. 模拟方法与模型我们采用了半导体物理和光电转换理论为基础的模拟方法。
通过建立能带模型、电流-电压模型等，来描述太阳电池的电性能和光性能。
2. 模拟结果与分析模拟结果显示，梯度掺杂技术可以有效提高a-Si:H/c-Si异质结太阳电池的光吸收效率和光电转换效率。
梯度掺杂使得光生载流子在传输过程中损失减少，提高了电流密度和填充因子。
此外，梯度掺杂还有助于提高太阳电池的稳定性，延长其使用寿命。
光注入提升晶体硅异质结太阳电池性能的研究
沈旭宇;黄信二;吕文辉
【期刊名称】《太阳能学报》
【年(卷),期】2024(45)4
【摘要】该文制备工业尺寸的晶体硅异质结太阳电池,研究光注入对电池光电性能的影响。
实验结果表明:光注入有效提升了晶体硅异质结太阳电池的光电转换效率,经过光注入后电池光电转换绝对效率提升了0.33%,均值达到24.47个百分点。
对比光注入前后的光电性能参数,其效率提升的主要因素是光注入使得电池的填充因子被有效提升。
结合光注入前后电池的Suns-Voc测试,证实了光注入能使电池的串联电阻大比例降低。
因此,光注入改善电池性能的主要物理原因可归结为:串联电阻的降低提升了电池的填充因子。
【总页数】5页(P519-523)
【作者】沈旭宇;黄信二;吕文辉
【作者单位】湖州师范学院理学院;湖州师范学院工学院;湖州爱康光电科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN36
【相关文献】
1.晶体硅/氧化钨背异质结太阳电池的制备及性能研究
2.硅异质结太阳电池光注入性能增益分析
3.非晶硅/晶体硅异质结太阳电池中的光致增强现象
4.基于P型晶体
硅异质结太阳电池的结构设计与性能分析5.高迁移率IWO薄膜特性及其在薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池中的应用研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
金属氧化物多层膜背接触晶体硅太阳电池吴伟梁;林文杰;赵影文;包杰;刘宗涛;邱开富;梁宗存;沈辉【摘要】采用金属氧化物多层膜作为新型晶体硅太阳电池发射极,并成功制备出多层膜背接触(MLBC)太阳电池,对其器件性能进行详细分析发现,金属氧化物多层膜具有高载流子浓度、低界面复合速率、低方阻,以及优异的光学性能.最终所制备的MLBC太阳电池光电转换效率达17.16%,开路电压可达631 mV,相比于V2Ox/n-Si太阳电池,器件效率提高了1.36%.测试结果表明,V2Ox/Ag/V2Ox作为晶体硅太阳电池发射极,具有低界面复合速率和接触电阻率,具有成为高效率太阳电池的潜力.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】4页(P35-38)【关键词】金属氧化物;晶体硅;免掺杂;多层膜;太阳电池【作者】吴伟梁;林文杰;赵影文;包杰;刘宗涛;邱开富;梁宗存;沈辉【作者单位】中山大学太阳能系统研究所;广东省光伏技术重点实验室;中山大学太阳能系统研究所;广东省光伏技术重点实验室;中山大学太阳能系统研究所;广东省光伏技术重点实验室;中山大学太阳能系统研究所;广东省光伏技术重点实验室;顺德中山大学太阳能系统研究所;中山大学太阳能系统研究所;广东省光伏技术重点实验室;中山大学太阳能系统研究所;广东省光伏技术重点实验室;顺德中山大学太阳能系统研究所;中山大学太阳能系统研究所;广东省光伏技术重点实验室;顺德中山大学太阳能系统研究所【正文语种】中文2016年，日本Kaneka公司将背接触异质结(HBC)晶体硅太阳电池效率提升到了26.33%，成为全球最高效率的硅基异质结太阳电池[1]。
HBC太阳电池具有较高的制备工艺难度，是将背接触和异质结技术相结合，由晶体硅和非晶硅形成的高效电池结构，可避免前表面金属电极遮光损失，背面可实现全金属化，进一步降低串联电阻，整个背面将有本征非晶硅进行钝化，其开路电压可达740 mV以上[2]。
第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文（晶体硅材料及电池）SiN 和a-Si:H 对电池的钝化效果以及HF 酸的作用乔秀梅1,2，贾锐贾锐，，侯登录侯登录，，丁武昌丁武昌，，崔冬萌崔冬萌（1.中国科学院微电子研究所微波器件与集成电路研究室,北京100292.河北师范大学物理科学与信息工程学院，石家庄 050024Email:qiaomei.hi@）摘要：本文通过实验发现生长钝化层之前使用HF 酸将硅片表面的氧化层充分漂洗掉对电池片电学性能的影响至关重要。
同时，对比了SiN 膜和a-Si:H 膜对太阳能电池的钝化效果，发现a-Si:H 膜有利于提高电池的开路电压，但是和SiN 薄膜相比，短路电流有所下降，通过内量子效率发现，主要是由于非晶硅对短波光的吸收造成，同时降低了电池的效率。
可见，非晶硅有利于太阳能电池的钝化，但是为了综合提高电池的性能，仍需进一步优化，利用好非晶硅和氮化硅对电池的钝化效果。
关键字：HF 漂洗 SiN a-Si:H 钝化 太阳能电池 1 1 引言引言引言太阳能电池作为一种光电转化器因其对环境的友好型是目前最受欢迎的一种新能源器件。
而高效率、低成本是太阳能电池产业化的瓶颈。
提高电池的转换效率也间接地降低了电池的生产成本。
为了提高电池的光电转换效率，改进电池的各性能，减少界面缺陷密度，进一步减少表面和界面载流子的复合，提高载流子的有效利用，通常是在电池表面制作SiN ，SiO2薄膜，加强钝化效果。
在HIT 太阳能电池中通常用a-Si:H 来钝化表面，同时，其可以形成发射极和背表面场1，所以a-Si:H 在异质结太阳能电池中起到很好的双重作用。
同时，在太阳能电池的制作过程中晶硅衬底的清洗也是很重要的一种工艺，硅基的洁净程度直接影响电池的性能。
本实验中研究了清洗工艺中HF 的漂洗对电池性能的影响，对比了SiN 膜和a-Si:H 膜对电池的钝化效果。
2 2 实验实验实验实验中使用的硅片尺寸是4cm ×4cm 的双扩磷绒面硅片。
光电器件中的双异质结及其性能研究光电器件是一种半导体器件，它将光能转换为电能、电信号或能量的器件。
双异质结则是其中一种常见的器件结构。
在光电器件中，双异质结的学术研究已经相当成熟，并且被广泛应用于太阳能电池、光电检测器和激光器等设备中。
本文将探讨双异质结在光电器件中的性能研究，以及对该领域未来的展望。
一、双异质结结构及其原理双异质结是一种由三层不同材料构成的器件结构，其中夹层由两种宽度不同的半导体材料组成，所以双异质结也被称为“量子阱”结构。
其材料常用的包括三元合金和四元合金材料，如AlxGa1−xAs和InGaAsP等。
这种结构的特点是能量势垒突变，能带结构呈现出态密度的量子化，因此具有较好的性能。
在双异质结中，带隙能量宽度较小，可以使电子和空穴束缚在一起，从而形成共同的能级。
这种束缚的能级，可以被形象地描述为一个“量子阱”的概念。
当硅化处理器件时，硅原子可以替代氮原子，使蓝色光出现。
由于这个“量子阱”的能量与晶体势能的差值相对较小，因此可以随着入射光子能量的改变而实现光发射和吸收。
二、双异质结在光电器件中的应用1. 太阳能电池在太阳能电池中，通过双异质结可以使束缚电子和空穴种类形成载流子，从而增大光生电流。
所以，使用三元合金AlxGayIn1−x−yAs双异质结母材的光电池，其转换效率可能会提高至约33%。
2. 光电检测器光电检测器是电子设备中的一种，用于将入射光信号转化为电信号。
在这种器件中，当光束传播到光电探测元件中时，会在该元件中产生电信号，该信号可以被用作测量和控制光功率的信号。
在光电检测器中，双异质结具有更好的耐辐射性能，可以实现高速响应和低暗电流密度特性。
3. 激光器激光器是光源器件，其信号有高亮度、单色性、直立、表现好等特点，被广泛应用于医疗、通讯等领域中。
在激光器中，使用亚稳超晶格AlGaAs/InGaAs双异质结可以实现高温稳定性和连续波激光输出。
三、未来发展和展望双异质结获得了广泛应用，并且在不断的研究和探索中，将其应用于更加广泛的范围。
物理学报Acta Phys.Sin.Vol.62,No.5(2013)058801非晶硅太阳电池BZO/p-a-SiC:H 接触特性改善的研究*王利张晓丹†杨旭魏长春张德坤王广才孙建赵颖(南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,天津300071)(2012年9月18日收到;2012年10月31日收到修改稿)采用重掺杂的p 型微晶硅来改善前电极掺硼氧化锌(ZnO:B)和窗口层p 型非晶硅碳(p-a-SiC)之间的非欧姆接触特性.通过优化插入层p 型微晶硅的沉积参数(氢稀释比H 2/SiH 4、硼掺杂比B 2H 6/SiH 4)获得了较薄厚度下(20nm)暗电导率高达4.2S/cm 的p 型微晶硅材料.在本征层厚度约为150nm,仅采用Al 背反射电极的情况下,获得了效率6.37%的非晶硅顶电池(V oc =911mV ,FF =71.7%,J sc =9.73mA/cm 2),开路电压V oc 和填充因子FF 均较无插入层的电池有大幅提升.关键词:氧化锌,p 型微晶硅,非晶硅顶电池,非欧姆接触PACS:88.40.H −,73.40.−c,73.61.JcDOI:10.7498/aps.62.0588011引言硅基薄膜叠层太阳电池因其可以拓宽对太阳光谱的利用而成为人们的研究热点[1−4].要想实现这种电池在宽光谱范围内对光子的高效利用,要求前电极在可见光和近红外光区域均具有优异的光学透过特性和陷光效果[5,6].目前产业化使用的绒面透明导电薄膜主要是U 形SnO 2:F (FTO),但其在长波区的陷光效果不理想,另外沉积硅薄膜材料时等离子体中H 原子对其有还原作用会造成大量光子的寄生吸收损失,从而限制了其在叠层电池中的应用[7].国际上报道的高效硅基薄膜太阳电池均采用大绒度、高透过率的掺杂氧化锌前电极制备而成[8,9].其中MOCVD 技术沉积的掺硼ZnO (ZnO:B,BZO)表面形貌呈大绒度的类金字塔结构,并且形貌可修饰,同时具有高透过率的光学特性使其成为前电极的较优选择[10,11],但相对功函数约为5eV 的FTO,BZO 的功函数约为4.5eV .当其与功函数约为5.5eV 的窗口层p 型非晶硅碳(p-a-SiC)接触时,因两者功函数的差异会在界面区域形成高达1eV 的肖特基势垒,呈现非欧姆接触特性.从电池能带角度看,该接触区域为NP 反向异质结.当电池处在光照工作状态时,该反向结会阻止阴极处的光生电子和阳极处的光生空穴有效快速的复合,滞留的光生载流子形成反向电场将削弱本征层处的内建电场,进而降低电池的开路电压V oc 和填充因子FF.本文采用重掺杂的p 型微晶硅(p +-µc-Si:H)插入层来改善BZO/p-a-SiC 之间的接触特性,重掺杂p 型微晶硅的功函数介于BZO 和p-a-SiC 的功函数之间,同时高电导使其与BZO 接触时形成极薄的耗尽层,易形成隧穿电流.本文详细研究了p +-µc-Si 的插入对非晶硅(a-Si)太阳电池的改善效果,同时揭示了p +-µc-Si 改善BZO/p-a-SiC 接触特性的基本机理.2实验在玻璃衬底上,采用MOCVD 沉积工艺自行*国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00706,2011CBA00707)、国家自然科学基金(批准号:60976051)和教育部新世纪人才项目(批准号:NCET-08-0295)资助的课题.†通讯作者.E-mail:xdzhang@ c ⃝2013中国物理学会Chinese Physical Society网络出版时间：2013-01-08 09:34网络出版地址：/kcms/detail/11.1958.O4.20130108.0934.008.html制备BZO.使用日本Asahi公司商用U形SnO2:F 作为BZO的对比衬底.a-Si电池采用TCO/p-a-SiC/i-a-Si/n-a-Si/Al的PIN型结构.所有的硅薄膜层,包括p+-µc-Si均在簇式PECVD系统分室沉积而成.其中沉积p+-µc-Si时使用75MHZ的甚高频,采用B2H6为掺杂气体,总气体流量约为200sccm,衬底温度约为220◦C,气压约3Torr (1Torr=1.33322×102Pa.本征层a-Si则采用70 MHZ甚高频高速沉积工艺,沉积速率约为0.8nm/s.由于本实验制备的a-Si太阳电池主要用于叠层电池的顶电池,因此本征层的厚度控制在150nm.采用共面铝电极法,使用KEITHLEY617繁用表测试暗电流计算得到材料的暗电导率.SEM (JEOL Rigaku6700F型)、AFM(NanoNavi SPA400型)用于表征FTO,BZO的表面信息.使用UV-VIS-NIR分光光度计(Cary5000)测试材料的积分透过率和直接透过率,然后计算得到薄膜的绒度Haze.电池的J-V特性则在标准环境下进行测试(其中光态J-V是在光照AM1.5,强度100mW/cm2,温度为25◦C的环境里进行测试).3结果与讨论对比图1所示的BZO和FTO的陷光效果, BZO的表面粗糙度(RMS)、绒度(Haze)远优于FTO.当分别以FTO和BZO(TCO/p界面无插入层)为前电极制备非晶硅太阳电池时(本征层厚度约为150nm),发现BZO电池的短路电流J sc(9.91 mA/cm2)优于FTO电池的短路电流(9.63mA/cm2),但V oc,FF均大幅下降,其中V oc(FTO)=894mV, V oc(BZO)=871mV;FF(FTO)=71.2%,FF(BZO)= 68.2%(参见表1).这主要是由于TCO/p界面形成的非欧姆接触造成的.图1SEM和AFM图(a)BZO Haze(600nm)=41%RMS=81nm;(b)FTO Haze(600nm)=15%RMS=32nm我们尝试在BZO/p-a-SiC之间引入高电导的p+-µc-Si插入层以改善界面处的接触特性.为了在较薄厚度下得到适合充当插入层的p+-µc-Si材料,我们改变其制备过程中的沉积参数以获得较高的电导率.图2绘制了插入层p+-µc-Si(固定厚度为20nm)沉积过程中H稀释比和硼掺杂比的变化对材料暗电导率的影响.由图可以看出,H 2/SiH 4=60时,此时获得的微晶硅电导率较小,介于10−3—10−2S/cm,随着H 稀释增大直到100,材料的晶化率逐渐增大,载流子浓度的增加速率大于霍尔迁移率下降速率[12],暗电导率随H 稀释增加而增大.当H 2/SiH 4=100时,暗电导率突增至4.2S/cm,呈现出p 型微晶硅向宽带隙的纳米硅过渡的现象[13].随着H 2/SiH 4>100,p 型微晶硅材料的暗电导率开始下降.这是由于作为掺杂气体的B 2H 6在高氢稀释条件下容易形成不易分解的高硼烷,另外等离子体中过多的H 会使材料中掺杂的B 原子失去活性,形成B-H 复合物[14,15],导致B 的有效掺杂率下降.同样当硼掺杂变化时暗电导率的变化也较为剧烈.当B 2H 6/SiH 4<0.5%时,材料暗电导率较小,原因是B 掺杂量不足,而随着B 2H 6/SiH 4>0.5%,暗电导率开始下降,主要是B 浓度增大时抑制晶化的倾向越发明显.非晶成分的增加导致材料电导率下降.因此,后续沉积制备用于太阳电池的插入层p +-µc-Si 时将采用H 2/SiH 4=100,B 2H 6/SiH 4=0.5%的气比参数.图2H 2/SiH 4比,B 2H 6/SiH 4比对p +-µc-Si 暗电导的影响(p +-µc-Si 厚度为20nm)为了观测插入层的引入对a-Si 太阳电池的改善情况,我们通过改变插入层p +-µc-Si 的厚度来获得a-Si 太阳电池性能参数变化趋势.图3绘制了插入层p +-µc-Si 厚度变化对a-Si:H 太阳电池的影响.随着p +-µc-Si 厚度从0nm 增大至6nm,V oc 和FF 均线性增大.究其原因,一方面是p +-µc-Si 插入层对界面处的改善效果逐渐显现,同时p +-µc-Si 和p-a-SiC 组成的双层窗口层增强了内建电场V bi ,另一方面则是由于BZO 自身的大绒度随着p +-µc-Si厚度的增加得以减弱,从而减低了绒度对V oc 和FF 的影响.J sc 则在p +-µc-Si 厚度从0nm 到6nm 增加过程中缓慢下降,原因是p +-µc-Si 随着厚度增加其自身对入射光子的吸收增多.为进一步揭示p +-µc-Si 对BZO/p-a-SiC 接触特性改善的基本机理,我们从隧穿二极管角度予以解释.图4绘制了BZO/p-a-SiC 之间有无p +-µc-Si 插入层的三明治结构J -V 图.尽管不同金属功函数相差很大,但与半导体接触时形成的势垒高度相差很小[16],因此三明治结构中仍然采用Al 电极.由图可知,BZO/p-a-SiC 结构表现出明显的二极管整流特性,肖特基势垒的存在使−1V—1V 区间呈现出很大的电阻.而BZO/p +-µc-Si/p-a-SiC 结构则表现出良好的欧姆接触特性.图3插入层p +-µc-Si 厚度变化对a-Si:H 太阳电池的影响图4BZO/p-a-SiC 有无p +-µc-Si 插入层的三明治结构J -V 图我们知道隧穿电流方程:J c ∼=q ·{n z N t P ∗[1−f (E t )]},n z 为BZO 表层的自由载流子浓度,f (E t )为费米-达拉克分布函数,E t 为p +-µc-Si 俘获中心的平均能级.N t 为p +-µc-Si 的俘获中心密度,P ∗为载流子的隧穿概率,n z ,N t ,f (E t )在能带弯曲状态下几乎保持不变,P ∗取决于耗尽层的厚度.因此决定隧穿电流J c 的主要是P ∗.重掺杂p +-µc-Si 的插入大大减薄了耗尽层厚度,BZO/p-a-SiC 之间的隧穿电流得以大幅提升.为了进一步从器件结构角度说明p +-µc-Si 插入的影响,图5绘制了p +-µc-Si 插入前后电池的能带结构示意图.有图可知,重掺杂的p +-µc-Si 使耗尽层厚度从D 2减薄至D 1,势垒高度从Φ2减小至Φ1.同时重掺杂的p 型微晶硅充当部分窗口层,p +-µc-Si/p-a-SiC 形成p +/p 窗口层,p-a-SiC 价带顶E v 提升∆εv ,增大了电池的内建电场.图5BZO/p +-µc-Si/p-a-SiC/i-a-Si 能带结构示意图图6给出了FTO/pin,BZO/pin,BZO/p +-µc-Si/pin 结构的太阳电池J -V 特性曲线.由于非欧姆接触特性的存在,BZO/pin 结构太阳电池的J -V在临近V oc 区域出现弱S 形走向,电流在大于V oc 部分也出现走平,界面层p +-µc-Si 的插入则明显的消除了这种现象.表1列出了相应的光态和暗态下的电池性能参数.对比BZO/pin 电池和BZO/p +-µc-Si/pin 电池,V oc 改善的较为显著(871mV 提升至911mV),FF 也有部分提高(68.2提升至71.7),同时J sc 变化不大.p +-µc-Si 的插入大大降低了串联电阻R series (11.4Ω·cm 2下降至8.2Ω·cm 2),这主要是由于耗尽层减薄以及界面钝化带来的接触电阻的下降.从暗态J -V 角度对V oc 增大原因进一步分析:p +-µc-Si 的插入使BZO/pin 太阳电池的反向饱和电流下降一个数量级,原因来自于内建电场的提升,并联电阻R shunt 则有1037Ω·cm 2增至1791Ω·cm 2.另外重掺杂p 型微晶硅的引入使得BZO/p +-µc-Si/pin 电池性能稍优于图6FTO/pin,BZO/pin,BZO/p +-µc-Si/pin 结构太阳电池J -V特性曲线表1FTO/pin,BZO/pin,BZO/p +-µc-Si/pin 结构太阳电池性能参数基片V oc /mV J sc /(mA/cm 2)FF /%Eff./%J o /(mA/cm 2)R series /Ω·cm 2R shunt /Ω·cm 2FTO/pin 8949.6371.2 6.141.5×10−99.11551BZO/pin8719.9168.2 5.874.7×10−811.41037BZO/p +-µc-Si(6nm)/pin9119.7371.76.373.3×10−98.21791FTO/pin.如果从叠层电池及背反射角度来看,BZO 前电极所能带来的电流提升远远大于FTO [17,18].4结论本文采用大绒度的BZO 为前电极,通过引入高电导p +-µc-Si 来改善a-Si 太阳电池BZO/p-a-SiC 的接触特性.通过优化p +-µc-Si 插入层沉积工艺,获得了在厚度约为20nm 时暗电导率高达4.2S/cm 的p 型微晶硅材料.p +-µc-Si 的插入有效改善了BZO/p-a-SiC 接触特性,V oc 和FF 均得以提高.在本征层厚度约为150nm,仅有Al 背电极的情况下,制备了效率6.37%的非晶硅顶电池(V oc =911mV ,FF =71.7%,J sc =9.73mA/cm 2).[1]Aberle A G2009Thin solids Films5174706[2]Green M A,Emery K,King D L,Hisikawa Y,Warta W2006Prog.Photovoltaics1445[3]Benagli S,Borrello D,Sauvain E V,Meier J2009Proceedings of the24th EU PVSE C Hamburg,Germany,September21–24,2009p293 [4]Zhang X D,Zheng X X,Xu S Z,Lin Q,Wei C C,Sun J,Geng X H,Zhao Y2011Chin.Phys.B20108801[5]Ding L,Boccard M,Bugnon G,Benkhaira M,Nicolay S,Despeisse M,Meillaud F,Ballif C2012Sol.Energy Mater.Sol.Cells98331[6]Meillaud F,Feltrin A,Despeisse M,Haug F J,Domin´e D,Python M,Soderstrom T,Cuony P,Boccard M,Nicolay S,Ballif C2011Sol.En-ergy Mater.Sol.Cells95127[7]Wanka H N,Schubert M B,Lotter E1996Sol.Energy Mater.Sol.Cells41519[8]Yamamoto K,Yoshida H,Kokame K2003Proc.3rd World Conf.onPhotovoltaic Energy Conversion Osaka,Japan,May17–20,2003S2O-B9-03[9]Kroll U,Torres P,Meier J,Selvan J201126th European PhotovoltaicSolar Energy Conference and Exhibiton Hamburg,Germany,Septem-ber5–8,2011p2287[10]Yunaz I A,Kasashima S,Inthisang S200934th IEEE PhotovoltaicSpecialists Conference(PVSC)Philadelphia,USA,June7–12,2009 p001592[11]Bailat J,Domine D,Schluchter R,Steinhauser J,Fay S,Freitas F200031th IEEE Semiconductor Interface Specialists Conference(SISC)Sa Diego,USA,December7–9,2000p1533[12]Zhu F,Zeng K,Hu J,Shen L,Zhang K2005Mater.Res.Soc.Symp.Proc.872211[13]Koval R J,Chen C,Ferreira G M,Ferlauto A S2002Appl.Phys.Lett.811258[14]Kondo M,Fukawa M,Guo L,Matsuda A2002J.Non Cryst.Solids302108[15]Rath J K,Schropp R E I1998Solar Energy Materials and Solar Cells53189[16]Shah A2003Thin Film Silicon Solar Cells(1st Edn.)(Switzerland:CRC Press)p311[17]Ballif C,Meillaud F,Feltrin A,Billet A201126th European Photo-voltaic Solar Energy Conference and Exhibition Hamburg,Germany, September5–8,2011p941[18]Kobayashi T,Kawagishi T,Fukumuro N201126th European Photo-voltaic Solar Energy Conference and Exhibition Hamburg,Germany, September5–8,2011p984Study of the contact property between BZO and p-a-SiC in amorphous silicon solar cell∗Wang Li Zhang Xiao-Dan†Yang Xu Wei Chang-Chun Zhang De-KunWang Guang-Cai Sun Jan Zhao Ying(Institute of Photo-Electronic Thin Film Devices and Technology of Nankai University,Tianjin300071,China)(Received18September2012;revised manuscript received31October2012)AbstractHighly conductive p-type microcrystalline silicon thin layer is inserted between the front layer(ZnO:B)and the window layer(p-a-SiC)in a p-i-n amorphous silicon solar cell and the inserted layer is found to be able to eliminate the non-ohmic contact,which is caused by the difference in the work function between the ZnO:B and p-a-SiC.The properties of the p-type microcrystalline silicon are studied by varying layer thickness,hydrogen dilution ratio and B2H6/SiH4ratio.The optimized p-type microcrystalline siliconfilm can have a dark conductivity as large as4.2S/cm at a thickeness of20nm.The p-i-n type amorphous silicon solar cell with the p-type microcrystalline silicon is shown to have a good open circuit voltage andfill factor compared with without the p-type microcrystalline silicon layer.Keywords:ZnO:B,p-type microcrystalline silicon,amorphous silicon top cell,non-ohmic contactPACS:88.40.H−,73.40.−c,73.61.Jc DOI:10.7498/aps.62.058801 *Project supported by the National Basic Research Program of China(Grant Nos.2011CBA00706,2011CBA00707),the National Natural ScienceFoundation of China(Grant No.60976051),and the Program for New Century Excellent Talents in University of Ministry of Education of China(Grant No.NCET-08-0295).†Corresponding author.E-mail:xdzhang@。
太阳能电池的材料研究与改进太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源技术，受到了广泛的关注和研究。
其中，太阳能电池材料的研究和改进是提高太阳能电池效率和稳定性的重要方面。
本文将对太阳能电池材料的研究与改进进行讨论，以期为相关研究提供参考。
一、硅基太阳能电池材料硅基太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池之一。
硅材料的光电转换效率较高，但也存在一些问题，如制造成本高、光吸收范围窄等。
因此，研究人员对硅基太阳能电池的材料进行了改进。
1.1 多晶硅多晶硅是硅基太阳能电池的常用材料之一。
通过优化生产工艺，提高硅材料的晶格质量，可以增加太阳能电池的效率。
此外，添加少量的掺杂物，如硼、磷等，可以改善硅材料的电导率和光吸收能力，进一步提高太阳能电池的性能。
1.2 共锗硅合金共锗硅合金是近年来研究的热点之一。
共锗硅合金材料具有优良的光吸收特性和光电转换效率，可实现更广泛的光谱范围内的能量转换。
研究人员通过调控共锗硅合金的成分和结构，进一步提高太阳能电池的效率和稳定性。
二、非硅基太阳能电池材料除了硅基太阳能电池材料外，研究人员还广泛探索了其他非硅基材料，以提高太阳能电池的效率和稳定性。
2.1 铜铟镓硒薄膜太阳能电池铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池是目前非硅基电池研究的热点之一。
CIGS薄膜太阳能电池具有较高的光电转换效率和较低的制造成本。
通过优化CIGS的工艺和改进界面材料，可以进一步提高太阳能电池的效率和稳定性。
2.2 钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年来备受关注的非硅基太阳能电池之一。
钙钛矿材料具有优异的光电转换特性，可以实现较高的光电转换效率。
通过调控钙钛矿材料的成分和结构，可以进一步提高太阳能电池的效率和稳定性。
三、材料改进策略为了进一步提高太阳能电池的效率和稳定性，研究人员不断探索各种材料改进策略。
3.1 材料界面优化太阳能电池的材料界面对电池性能起着重要作用。
通过调整和优化电池内部材料的界面结构和能级分布，可以提高光生电荷的分离效率和载流子的传输效率，从而提高太阳能电池的效率。
CIGS薄膜太阳能电池的研究及制备摘要：CuIn1-xGaxSe2（CIGS）薄膜太阳能电池以其效率高、稳定性强、耐辐射、耗材少等众多优点成为近些年太阳能电池领域的研究热点。
这种电池的性能主要由吸收层 CIGS薄膜的质量决定，目前其主要制备方法有：共蒸发法、金属预置层后硒化法、电沉积法和喷雾高温分解法等，然而由于 CIGS 薄膜结构复杂，结晶成膜要求条件较高，以共蒸发法和金属预制层后硒化法为主的制备方法还存在着各种各样的问题，阻碍了其产业化的进程。
本文利用磁控溅射方法制备了 CIGS 薄膜太阳能电池各层薄膜，研究了溅射的工艺参数以及退火温度对薄膜结构和各种性能的影响。
关键词：CIGS薄膜太阳能电池,磁控溅射,合金靶,固态硒源,硒化1 引言能源和环境是二十一世纪面临的两个重大问题，据估纠¨，以现在的能源消耗速度，可开采的石油资源将在几十年后耗尽，煤炭资源也只能供应人类使用约200年。
随着全球经济的发展，尤其是中国、印度等新兴国家经济的快速增长，整个世界正在以前所未有的速度消耗自然资源，这也是世界原油、煤炭价格飙升的一种基本因素。
2004年，世界一次能源消费构成中煤炭占27．2％、石油占36．8％、天然气23．7％、水电占6．2％、核电占6．1％；同期中国一次能源消费成中煤炭占69．0％、石油占22．3％、天然气占2．5％、水电占5．4％和核电占O．82％。
随着一次性能源走向枯竭；未来人类将无可选择地依赖太阳能、风能、核能等清洁能源；尤其是取之不尽的太阳能。
正因为如此，即便在成本高企的现状下世界各国政府依然未雨绸缪，在政策上给予大力的支持，推动光伏产业的高速发展。
因此，太阳能光伏发电成为了世界上各种能源中发展最快的能源之一，世界光伏产业在上世纪80年代至90年代中期，年平均年增长率为15％左右。
90年代后期，世界市场出现了供不应求的局面，发展更加迅速。
1997年世界太阳电池光伏组件生产达122MW(太阳能电池的峰值功率，通常可用Wp表示)，比1996年增长了38％，是4年前的2倍，是7年前的3倍，超过集成电路工业。
《钙钛矿太阳电池中功能材料与器件性能改善研究》篇一一、引言随着环境问题的日益突出和能源需求的持续增长，太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源转换技术，受到了广泛关注。
钙钛矿太阳电池（Perovskite Solar Cells，PSCs）以其高效率、低成本和可制备大面积等优势，在光伏领域中崭露头角。
然而，钙钛矿太阳电池仍面临器件稳定性、光电转换效率及使用寿命等问题。
针对这些问题，对功能材料和器件性能的改善成为了研究的热点。
二、钙钛矿太阳电池的功能材料研究2.1 功能材料类型与特点钙钛矿太阳电池的核心是钙钛矿结构的光吸收材料。
根据材料特性和组成的不同，可大致分为卤素-有机杂化钙钛矿、纯无机钙钛矿以及准二维钙钛矿等。
这些材料具有较高的光吸收系数、长的载流子寿命和扩散长度等优点。
2.2 功能材料的改进策略针对钙钛矿材料的稳定性问题，研究者们提出了多种改进策略。
如通过元素掺杂或取代，提高材料的稳定性；通过改变材料的晶体结构，提高其抗湿、抗氧化的能力；以及通过界面工程，优化电子和空穴的传输等。
三、器件性能的改善研究3.1 器件结构优化器件结构是影响太阳电池性能的关键因素之一。
研究者们通过调整能级结构、引入传输层等手段，优化器件结构，提高电子和空穴的传输效率。
此外，多层结构、串联结构等新型结构的探索也为提高器件性能提供了新的思路。
3.2 界面工程界面工程是改善器件性能的重要手段。
通过优化电极与钙钛矿层之间的界面接触，减少电荷复合和传输损失，从而提高器件的效率和稳定性。
此外，界面修饰还可以改善钙钛矿层的形貌和结晶度，进一步优化光电性能。
四、实验方法与结果分析4.1 实验方法本部分研究采用溶液法或真空蒸镀法等方法制备钙钛矿材料及太阳电池器件。
通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对材料和器件的形貌、结构进行表征；通过电流-电压（I-V）测试、外量子效率（EQE）测试等手段评估器件的光电性能。
4.2 结果分析通过实验发现，经过功能材料和器件结构的优化，钙钛矿太阳电池的光电转换效率得到了显著提高。
非晶硅/晶体硅HIT太阳电池研究摘要：运用AMPS程序模拟计算了p-型非晶硅/n-型晶体硅HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin layer)异质结太阳电池的光伏特性。
通过对不同带边补偿情况下的计算结果同文献报道相比较，得出导带补偿小部分(0.18eV)，价带补偿大部分(0.5eV)的基本结论。
同时还证实，界面态是决定电池性能的关键因素，显著影响电池的开路电压（V OC）和填充因子（FF）。
最后计算了这种电池理想情况下（无界面态、有背面场、正背面反射率分别为0和1）的理论效率Eff=27% (AM1.5 100MW/cm2 0.40-1.10μm波段)。
关键词：a-Si:H/c-Si异质结，太阳电池，计算机模拟1 前言晶体硅太阳电池具有转换效率高，生产技术成熟的优点，一直以来占据太阳电池世界总产量的绝大部分[1]。
但传统晶体硅太阳电池生产中的高温（9000C以上）扩散制结工艺又限制了生产效率的提高和产品成本的进一步降低。
多年来各国科学家一直在努力研究探索低成本高产量的高效薄膜太阳电池制造技术[2]。
氢化非晶硅（a-Si:H）太阳电池生产工艺温度较低（4000C以下），便于大规模生产，因此受到各国科学家的普遍重视并得到迅速发展[3]。
但是，氢化非晶硅（a-Si:H）太阳电池的光致退化（Staebler-Wronski效应）问题始终没有得到很好的解决，同时其光电转换效率还有待进一步提高。
一条可行的途径是用宽带隙的a-Si作为窗口层或发射极，单晶硅、多晶硅片作衬底，形成所谓的异质结太阳电池[4,5]。
这种电池既利用了薄膜制造工艺优势同时又发挥了晶体硅和非晶硅的材料性能特点，具有实现高效低成本硅太阳电池的发展前景。
本文运用AMPS-1D[6]计算机模拟程序分析模拟了这种结构，并就相关物理问题作了初步探讨。
2 物理模型模拟分析的太阳电池材料和结构参数见表-1。
衬底为250微米厚的n-型晶体硅（掺杂浓度为1.4×1016cm-3），n+层（掺杂浓度为2.5×1020cm-3）厚度为100nm。
GaAs太阳能电池的研究进展邹永刚;李林;刘国军;万春明【摘要】GaAs太阳能电池具有光电转换效率高、抗辐照性能好、高温性能好等优点,广泛应用于太空电源.本文阐述了单结、双结以及多结GaAs太阳能电池的结构、性能、研究现状以及其空间应用情况.着重介绍了GaAs基量子点太阳能电池的许多重要特性,如可调节的带隙和光谱吸收性等,并对其技术发展前景进行了展望.最后介绍了本实验室在InGaAs量子点太阳能电池方面开展的相关研究情况,表明通过改变量子点的尺寸可以拓展材料的光谱范围,进而提高太阳能电池的光点转换效率.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(033)001【总页数】4页(P44-47)【关键词】GaAs;太阳能电池;量子点【作者】邹永刚;李林;刘国军;万春明【作者单位】长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室,长春,130022;长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室,长春,130022;长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室,长春,130022;长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】TM914.4太阳能电池的发现是人类能源史上的一次革命，发展前景十分广阔。
III-V族半导体材料是继锗(Ge)和硅(Si)材料之后发展起来的一类重要太阳能电池材料，这类材料有许多优点，如具有直接带隙的能带结构，光吸收系数大，只需几微米的厚度就能充分吸收太阳光等。
GaAs是III-V族半导体材料的典型代表，禁带宽度Eg是1.43eV，(理论计算表明，当Eg在1.2~1.6eV范围时，转换效率最高)与太阳光谱匹配，是理想的太阳能电池材料。
和硅材料太阳能电池相比，GaAs太阳能电池具有更高的光电转换效率，单结和多结GaAs太阳能电池的理论效率分别为27%和63%，远远高于Si太阳能电池的最高理论效率23%。
而且GaAs材料太阳能电池具有明显的优势[1]，在可见光范围内，GaAs材料的光吸收系数远高于Si材料。
太阳能电池概述王秀波【摘要】以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要,加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识.利用洁净的太阳光能,以半导体光电效应为基础的光伏发电技术有着十分广阔的应用前景.本文概括介绍了太阳能电池工作原理,不同材料的太阳能电池分类和特性以及各自的效率比较.【期刊名称】《和田师范专科学校学报》【年(卷),期】2010(029)006【总页数】3页(P192-194)【关键词】太阳能电池;光电效应【作者】王秀波【作者单位】和田师范专科学校,新疆和田,848000【正文语种】中文20世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。
目前，人类使用的最主要能源是不可再生能源，如石油、天然气、煤炭和裂变核燃料等。
约占能源总消费量的90%，而可再生能源，如水力、太阳能等只占10%。
太阳能是人类取之不尽，用之不绝的可再生能源，不产生任何环境污染，是清洁能源，优越性非常突出。
在太阳能的有效利用中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域。
太阳能电池的研制和开发日益得到重视。
太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用，直接产生电能，不需要消耗燃料和水等物质，使用中不释放包括CO2任何气体，是对环境无污染的可再生能源，这对改善生态环境、缓解温室气体的有害作用具有重大意义。
因此太阳能电池有望成为21世纪的重要新能源。
目前一些发达国家采用太阳能电池发出的电并人电网的措施，既能部分平衡高峰用电，又可省去储电的费用。
太阳能发电系统一般没有发电机具有的转动部件，所以也不会产生噪音，不容易损坏。
太阳能发电装置规模可大可小，小的可以是数瓦或数十瓦，如便携式太阳能手电筒和太阳能手机充电器，大的可以是数兆瓦或数十兆瓦，例如大型发电站等。
太阳能电池的工作原理重要是半导体的光电效应（Photovoltaic Efect缩写PV）是l839年被发现的。
