下载文档原格式
阴极缓冲层对有机太阳能器件性能的影响彭晓晨;张玮皓;张剑;冯晓东【摘要】分别选用LiF、8-羟基喹啉铝(Alq3)和浴铜灵(BCP)作为阴极缓冲层,制备结构为氧化铟锡(ITO)/酞菁铜(CuPc)/富勒烯(C60)/阴极缓冲层/Al的异质结有机太阳能电池,并研究有无缓冲层对器件性能的影响.结果表明:引入缓冲层后,器件的开路电压和短路电流密度及填充因子均有很大的提高.缓冲层的厚度对器件的性能影响很大,通过优化缓冲层厚度,以LiF、Alq3和BCP为缓冲层的器件的能量转换效率相比没有缓冲层时分别提高了37.4％、36.2％和108.6％.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(037)006【总页数】4页(P31-34)【关键词】有机太阳能器件;阴极缓冲层;能量转换效率【作者】彭晓晨;张玮皓;张剑;冯晓东【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009【正文语种】中文【中图分类】TM914.4有机太阳能电池因具有成本低、可低温操作和可使用柔性衬底等潜在优势备受国内外学者关注［1－3］。
近年来，通过对有机材料的优化以及电极的界面设计等，使得有机太阳能电池的能量转换效率有了较大的提升［4］。
目前，小分子有机太阳能电池最高效率已经达到6.9%［5］，然而距离商业化应用还有一定的差距。
因此，如何进一步提高器件效率成为有机太阳能电池研究的热点之一。
在有机太阳能电池中，有机层与电极之间形成的界面状况对于器件的稳定性和能量转换效率有着重要的影响［6］。
在电极沉积过程中，金属原子会扩散进有机层，形成大量的界面缺陷，这些缺陷很容易俘获电荷，而且也容易使得激子在缺陷处复合损失掉［7］。
此外，还有研究发现金属原子在沉积过程中会与有机物发生反应，影响电极界面电荷传输性能，致使电池的性能降低［8］。
界面缺陷态密度与衬底电阻率取值对硅异质结光伏电池性能的影响*周骏1,2,邸明东2,孙铁囤3，孙永堂2，汪昊2（1.宁波大学理学院光学与光电子技术研究所, 浙江宁波315211)（2.江苏大学机械工程学院光信息科学与技术系, 江苏镇江212013）（3.常州亿晶光电科技有限公司, 江苏常州213223）在不同的异质结前界面缺陷态密度(D it1)和异质结背界面缺陷态密度(D it2)条件下，对P型单晶硅(c-Si(p))为衬底的硅异质结太阳能电池（TCO / a–Si: H (n+) / c–Si (p) / a–Si: H (p+) / TCO）的衬底电阻率R与电池性能的关系进行数值研究。
结果表明：衬底电阻率R的取值不仅决定于异质结前界面缺陷态，也与异质结背界面缺陷态有关，即前界面缺陷态密度D it1决定衬底电阻率的最优值R op，且R op随着D it1的增大而增大; R>R op时, 背界面缺陷态密度D it2对衬底电阻率的可取值范围具有较大影响，D it2越大可取衬底电阻率的范围越小。
关键词：SHJ太阳能电池；c–Si (p)衬底电阻率；c–Si (p)/(a–Si: H)界面缺陷；AFORS_HETPACC:7340L, 8630J, 61851 引言对于以c-Si(p)为衬底的硅异质结（SHJ）太阳能电池，异质结界面特性对电池的性能有显著影响[1-2]，如衬底电阻率与异质结界面c–Si耗尽区厚度的关系，以及由此引起的硅异质结太阳能电池性能的变化[3]等。
然而，对于c-Si(p)衬底电阻率与硅异质结太阳能电池性能的关系，目前研究的还不够深入，长期以来都是将R=1.0Ωcm作为衬底的最佳电阻率，而将R=1.0~25.0Ωcm视为可用的衬底电阻率[4-5]。
最近，文献[6]研究不同前异质结界面缺陷态密度情况下衬底电阻率与电池性能的关系，指出衬底电阻率最优值R op的取值将随着前界面缺陷态密度D it1的降低而减少，突破了人们一直以来认为R=1.0Ωcm为衬底的最佳电阻率的观点。
简述非晶硅薄膜太阳电池为什么用p-i-n结构？由于非晶硅材料具有独特的性质，所以其太阳电池结构不同于晶体硅中的简单的p-n结结构，而是p-i-n结构。
这是因为非晶硅材料属于短程有序、长程无序的晶体结构，对载流子有很强的散射作用，导致载流子的扩散长度很短，使得光生载流子在太阳电池中只有漂移运动而无扩散运动。
因此，单纯的非晶硅p-n结中，隧道电流往往占主导地位，使其呈电阻特性，而无整流特性，也就不能制作太阳电池。
为此，要在p层与n层之间加入较厚的本征层i，以扼制其隧道电流，所以，为了解决光生载流子由于扩散限制而很快复合（即隧道电流）的问题，非晶体硅薄膜太阳电池一般被设计成pin结构，其中p为入射光层，i为本征吸收层，n为基层地。
简述表面钝化常用的方法有哪些？表面氧钝化和氢钝化，表面钝化工艺有：掺氯氧化法、磷硅玻璃钝化法、氮化硅钝化法、三氧化二铝钝化法、半绝缘多晶硅钝化法、低压化学气相淀积钝化法、金属氧化物钝化法、有机聚合物钝化法、玻璃钝化法等数十种钝化方法。
Pin电池片和nip电池片由于其制膜顺序完全相反，各有自己的特点：①从大的不同点说起话，顺序为pin电池片的透明电极在nip电池片里是背面电极，在接近表面的一侧。
在基片上形成的透明电极是氧化物，在形成微晶电池片时，有被氢原子还原的担心，pin型电池片的最佳吸收宽度会变窄。
nip型在金属基片或绝缘基片上形成金属薄膜，可形成微晶硅，由于不受氢还原的影响，在高温下也可形成膜，可以扩大最佳吸收宽度。
②从集成结构的观点来看，pin用的是与非晶相类似的集成化技术，有可能形成超级线性集成结构，nip电池片要和非晶硅电池片一样形成超级线性结构，在同一基片上叠层时，要用与Cu（In，Ga）Se2太阳能电池同样的方法集成。
简述CIS和CIGS系太阳能电池的新进展表现在哪些地方。
(P119)1）Cd自由缓冲层。
关于不用Cd的缓冲层的开发研究，目前是相当活跃的。
使用CIGS系太阳能电池时，Cd的的绝对量是非常少的，是住宅应用时几乎不产生问题的用量，但对于环保的太阳能电池,还是应该考虑尽量避免使用。
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald73DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.25.073非晶硅薄膜太阳能电池的p/i和i/n界面插入缓冲层对电池性能影响研究①李娟 冯国林（宁夏师范学院物理与电子信息工程学院 宁夏固原 756000）摘 要:本文建立基于pin型结构非晶硅薄膜太阳能电池，采用数值模拟的方法，通过模拟分析表明，在电池的p/i、i/n界面插入缓冲层可以得到电池转化效率为7.474%,比没有缓冲层电池提高0.305%。
关键词:非晶硅 缓冲层 转化效率中图分类号:O469 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)09(a)-0073-02由于非晶硅材料的原子结构是一种共价无规的网络原子结构，不受周期性结构的约束，具有短程有序、长程无序的结构。
无序结构导致多种结构缺陷和微空洞的形成，这就使得非晶态半导体材料能隙深处具有缺陷定域态，这些定域态提高使载流子复合率。
对于异质结太阳能电池界面缺陷是不可避免，在p/i、i/n界面存在的晶格失配，这样就会使自由载流子复合几率提高，从而影响电池的性能。
在制备材料的过程中，从材料1到材料2总会有一个过渡区，材料带隙和电子亲和势的渐变对提高电池短路电流和填充因子有非常显著的作用。
1 物理模型和数值方法1.1 物理模型建立一个单结pi n非晶硅薄膜太阳能电池，其结构为：TCO/p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H/背电极。
模拟计算插入缓冲层对电池性能的影响，模拟的过程取缓冲层的厚度为4nm。
模拟时采用标准的太阳光谱AM1.5(100mW/cm 2)从电池左侧入射，设入射光在前、背电极表面的反射率在理想情况下分别为0和1，载流子通过复合中心的间接复合机制采用SRH 模型[1]。
在我们计算中左右电极界面的电子空穴界面复合速率都设定1×107cm/s。
p 型纳米硅与a 2Si ∶H 不锈钢底衬nip 太阳电池3胡志华1)2) 廖显伯1) 刁宏伟1) 夏朝凤2) 曾湘波1) 郝会颖1) 孔光临1)1)(中国科学院半导体研究所,北京 100083)2)(云南师范大学能源与环境科学学院,云南师范大学太阳能研究所,昆明 650092)(2004年8月11日收到;2004年11月18日收到修改稿) 报道了选用厚度为0.05mm 的不锈钢箔作衬底,B 掺杂P 型氢化纳米硅作窗口层,制备成功开路电压和填充因子分别达到0190V 和0170的nip 非晶硅基薄膜单结太阳电池.UV 2VIS 透射谱和微区Raman 谱证实所用p 层具有典型氢化纳米硅的宽能隙和含有硅结晶颗粒的微结构特征.明确指出导致这种氢化纳米硅能隙展宽的物理机制是量子尺寸效应.关键词:氢化纳米硅,量子尺寸效应,a 2Si ∶H 太阳电池PACC :7865H ,7125W ,8630J3国家重大基础研究计划(973)项目(批准号:G 2000028201)资助的课题.E -mail :huzhihua @ cc zhuahu1963@11引言非晶硅太阳电池按沉积顺序,分为顶衬结构(superstrate )和底衬结构(substrate )两种,有时也将这两种结构分别称为pin 和nip 结构.无论是pin 还是nip 结构,多数都是以p 层作为迎光的窗口层.顶衬结构一般是在透明顶衬(T C O 玻璃)上首先沉积p 层,然后沉积i 层,n 层和背面电极;而底衬结构则可以是在不锈钢(stanless steel ,SS )等不透明的导电衬底上先沉积n 层,然后顺序沉积i 层,p 层,IT O 和正面栅线电极.不锈钢具有很好的耐候性和抗腐蚀性能,超薄的不锈钢箔既可以展开,同时还具有重量轻的特点,因此是一种理想的柔性衬底材料.不锈钢柔性衬底制备的非晶硅太阳电池已被应用于战地装备以及太阳能光分解水制氢[1]的实验研究.G uha 等[2]的研究还表明,这种结构的三结叠层太阳电池的功率重量比可以达到或超过比功率700W Πkg ,更适合于太空应用.因此,这方面的研究受到美国能源部、国防部和宇航局的高度重视.顶衬结构的pin 非晶硅太阳电池的p 型窗口层多为a 2SiC ∶H 或μc 2SiC ∶H ,也有人试图用μc 2Si ∶H 取代a 2SiC ∶H[3],但几乎没有成功的先例.在底衬结构的nip 非晶硅太阳电池中,早在80年代G uha 等[4]就用掺F 的p 型所谓μc 2Si ∶H 作窗口层显著提高非晶硅太阳电池的开路电压.但很少有人关注这种没有掺碳的所谓μc 2Si ∶H 的宽能隙特征以及使其能隙展宽的物理原因[5—7].作者认为这种宽带隙的p 型μc 2Si ∶H 实际上应该称作纳米硅,即p 2nc 2Si ∶H.导致其能隙展宽的物理机制是量子尺寸效应(quantum sizeeffect ).本文报道了运用常规PEC VD 和磁控溅射设备,采用B 掺杂氢化纳米硅作为p 型窗口层,在0105mm 厚的不锈钢箔上沉积nip 非晶硅太阳电池的研究结果.电池结构为SS Πn 2a 2Si ∶H Πi 2a 2Si ∶H Πp 2nc 2Si ∶H ΠIT O ΠAl.太阳电池开路电压(V oc )和填充因子(FF )分别达到0.90V 和0170.并用透射谱和Raman 谱证实了B 掺杂氢化纳米硅的宽能隙及导致其能隙展宽的物理机制———量子尺寸效应.21实 验衬底选用0105mm 厚,40mm 宽的不锈钢箔(0105mm 是迄今所见报道中最薄的),载入PEC VD之前,先进行去油污清洗处理.太阳电池结构为SS Πn 2a 2Si ∶H Πi 2a 2Si ∶H Πp 2nc 2Si ∶H ΠIT O ΠAl (如图1所示),沉积顺序为n 2i 2p.a 2Si ∶H 和nc 2Si ∶H ,是用纯硅烷第54卷第6期2005年6月100023290Π2005Π54(06)Π2945205物 理 学 报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol.54,N o.6,June ,2005ν2005Chin.Phys.S oc.(SiH 4)和高纯氢气(H 2)在一台三室RF 2PEC VD 设备中制备的,掺杂气体是磷烷(PH 3)和硼烷(B 2H 6).电池各层的沉积条件如表1所示.表1 太阳电池的沉积条件衬底温度Π℃R f 功率密度Π(mW Πcm 2)反应室气压ΠPa氢稀释比率Π(H 2ΠS iH 4)沉积时间Πm in掺杂气体浓度n 2a 2S i ∶H 200—300707010Π151%—115%PH 3i 2a 2S i ∶H 170707010Π130—45p 2nc 2S i ∶H50—801000200100Π13—51%—115%B 2H 6 完成PEC VD 沉积之后进行IT O 透明导电电极的溅射制备.我们采用直径716cm 的IT O 溅射靶材在一台多功能磁控溅射设备上优化了IT O 薄膜的溅射条件,IT O 溅射靶材是In 2O 3(wt 90%)∶SnO 2(wt10%)热压制成.IT O 透明导电薄膜电阻率约～10-4Ω・cm ,可见光透过率～90%.IT O 薄膜厚度约70nm ,方块电阻约20Ω.光照I 2V 测试是在卤钨灯照明下进行.由于测试系统的光源没有进行标定,因此没能换算太阳电池的短路电流密度以及光电转换效率,但开路电压和填充因子足以反映太阳电池的基本性能.为了表征p 型窗口层的纳米结构特征和纳米硅的量子尺寸效应,我们在玻璃上沉积了p 型单层膜.生长条件和电池工艺中的条件完全相同,只是将生长时间加长到1h ,并对制得的单层膜样品进行了UV 2VIS 透射谱和微区Raman 谱测试.UV 2VIS 透射谱测试用的是一台型号为SHI MADZ U 23101PC 的扫描分光光度计.Raman 谱测试用的是分辨率为110cm -1的RE NISH AW (RM2000)Raman 光谱仪.激发光光波长为51415nm ,聚焦光斑直径为1μm ,光功率为213mW ,测试配置为180°的背散射,测试温度为室温.图1 不锈钢底衬nip太阳电池的结构示意图图2 不锈钢底衬nip 太阳电池的光照I 2V 曲线31结果与讨论3111光照I 2V 特性 图2所示为太阳电池在卤钨灯光照下的I 2V 特性,开路电压(V oc )和填充因子(FF )分别达到0190V 和017010170的填充因子反映了良好的p Πi 界面和性能优异的本征层材料,而0190V 的开路电压说明p 层也具有相当宽的能隙,其迁移率能隙比典型非晶硅的1180V 还要更宽,应当接近210eV.由于整个太阳电池沉积过程中并没有掺碳,那么又是什么原因导致p 层能隙的展宽呢?为了弄清楚这个问题,我们对p 型单层膜进行了光学特性和微结构表征.3121量子尺寸效应与p 型纳米硅 由于太阳电池中的p 型窗口层很薄,大约10—15nm ,很难进行微结构和光学特性表征.为此,我们严格按照太阳电池中的p 层相同的工艺条件,用7059玻璃作衬底,制备了可以进行透射谱和Raman6492物 理 学 报54卷谱测量的p 型单层膜.图3所示为单层膜的UV 2VIS 透射谱,数据处理结果表明,薄膜的能隙约214eV ,膜厚大约200nm.可见表1所示条件下制备的p 型单层膜具有相当宽的能隙.众所周知,能够使材料能隙展宽的物理机制有两种,一是合金效应,比如在薄膜中掺碳C 或掺氮N ;另一种就是量子尺寸效应.而本文中的薄膜既没有掺碳也没有掺氮,因而排除了合金效应使能隙展宽的可能.图3 玻璃上单层p 2nc 2S i ∶H 的透射谱图4 玻璃上单层p 2nc 2S i ∶H 的Raman 散射谱通过Raman ,我们还可以计算出薄膜的晶化率X c =(I c +I m )Π(I a +I m +I c )≈6615%.所有这些分析表明,薄膜是典型的氢化纳米硅(nc 2Si ∶H ),而不是微晶硅(μc 2Si ∶H ).为了探测薄膜的微结构,我们又对薄膜进行了Raman 谱分析,图4所示为薄膜的Raman 散射谱,从Raman 谱的形态来看,薄膜主要呈结晶态.如果薄膜是微晶硅(μc 2Si ∶H ),其能隙应该和晶体硅能隙(1112eV )接近.将Raman 谱以400cm -1和560cm -1处为基准予以归一化,并用高斯峰进行拟合,发现只有三个峰才能较好拟合,谱图拟合参数如表2所示.三个峰(I a ,I m 和I c )峰位分别位于484124cm-1,508178cm -1和514144cm-1,半高宽度分别为541769cm-1,251585cm -1和81763cm -1.I a 源于非晶界面相,I m 峰源于一种介于晶态和非晶态之间的类晶结构[8].尖锐的I c 散射峰源自于结晶硅颗粒的T O 散射模,但已从体硅的521cm -1位移到了514cm -1.硅结晶颗粒应该是这种两相结构材料中能隙最窄的成分,因为很难想象晶粒体内含有足够的氢,以使其达到非晶硅甚至更宽的能隙.也就是说这部分结晶颗粒决定整个两相结构的带边吸收.既然图3的透射谱已经表明薄膜能隙约214eV ,那么必然是合金效应以外的某种原因导致硅晶粒能隙的展宽.表2 图4中Raman 谱的高斯分解拟合参数峰面积峰中心位置Πcm -1峰宽Πcm -1高度I a 38155484124541769555185I m 37769508178251585117718I c37961514140817628345615对照理论分析[9],由于尺寸效应引起纳米硅的Raman 峰位移可以用如下公式表示:Δω=ω(L )-ω0=-A aLγ式中ω(L )是尺度为L 的纳米硅晶粒的Raman 散射声子频率,ω0是体硅的T O 声子中心频率,a 是晶体硅的晶格常数.参数A 和γ用来描述纳米晶粒尺寸对振动的限制.对于球形晶粒,A 和γ分别取值47141和1144[10].由Raman 谱峰位移我们可以估算出本文中的纳米硅晶粒的尺寸为216nm.根据这一尺寸我们又联系到基于态密度方法(density functional approach )得到的纳米硅颗粒的有效能隙(E g )同晶粒尺寸L 的函数关系(E g ～L-1139)[11],推断出纳米硅晶粒的有效能隙(E g )约为214eV ,与透射谱测量估算的能隙能够很好吻合.作者还注意到,nip 太阳电池工序中的p 型窗口层的生长衬底是非晶硅(a 2Si ∶H ),而用于测试的单层膜的生长衬底是玻璃(glass ),二者在初期生长时的成核机制是不同的,单层膜的结构特征和器件中的p 型窗口层应当存在差异.一般说来,a 2Si ∶H 衬底上比较容易成核,也就是说,在相同的生长条件下,a 2Si ∶H 衬底上更容易结晶,晶粒尺寸也应相对玻璃(或IT O )衬底要大一些,能隙相应要窄一些.尽管随74926期胡志华等:p 型纳米硅与a 2S i ∶H 不锈钢底衬nip 太阳电池着膜厚的增加,能隙也会变窄,但实际上玻璃上的单层膜的能隙确实要比器件中的p层更宽,从图2透射谱的估计,单层膜的能隙接近215eV,而器件中的能隙应该在210eV左右.既然玻璃上都能得到宽能隙高结晶比的单层膜,因此,nip太阳电池中的p型窗口层必然是高结晶比的氢化纳米硅.因此可以得出结论,本文以及以往文献中所报道的高开路电压的非晶硅基太阳电池中没有掺碳的p型窗口层是氢化纳米硅薄膜(p2nc2Si∶H),而不是氢化微晶硅(μc2Si∶H).导致其能隙展宽的物理机制是量子尺寸效应.前面提到,pin结构中也有人试图用μc2Si∶H取代a2SiC∶H或μc2SiC∶H,但几乎没有成功的先例.作者认为,这并不意味着在T C O衬底上不能沉积宽能隙的p型氢化纳米硅(p2nc2Si∶H),问题在于T C O能否经受得住宽能隙p型氢化纳米硅的极端生长条件(低温、大氢稀释比和高射频放电功率),以及这种低温生长条件与pin太阳电池的后续生长工艺是否兼容,因为通常i层和n层的生长温度都要更高一些.或许这就是pin结构中用p型氢化纳米硅替代氢化非晶硅碳窗口层难以获得成功的真正原因.41结 论选用厚度为0105mm的不锈钢箔作衬底,P型氢化纳米硅作窗口层,制备成功开路电压和填充因子分别达到0190V和0170的nip非晶硅基薄膜单结太阳电池.UV2VIS透射谱和微区Raman谱证实所用p 层具有典型氢化纳米硅的宽能隙和含有结晶颗粒的微结构特征.明确提出了本文以及以往文献中所报道的高开路电压的非晶硅基太阳电池中没有掺碳的p型窗口层是氢化纳米硅(p2nc2Si∶H),而不应该叫做氢化微晶硅(μc2Si∶H).导致这种氢化纳米硅能隙展宽的物理机制是量子尺寸效应.[1]M iller E and R ocheleau R Photoelectrochem ical Hydrogen productionProceedings o f the2001DOE Hydrogen Program Review,NRE LΠCP2570230535[2]G uha S et al1998Am orphous S ilicon S olar Cells for S paceApplications2nd World Conference and Exhibition on PhotovoltaicSolar Energy Conver sion,Vienna,Austria,p3609—3614[3]Rath J K,W erf C H M,Rubinelli F A and Schropp R E I1996Develo pment of Am orphous S ilicon Based P2I2N S olar Cell in aSuperstrate S tructure with P2m icrocrystalline S ilicon as W indowLayer,IEEE25th P VSC,W ashingtin,D.C.1101—1104[4]G uha S,Y ang J,Nath P and Hack M1986Appl.Phys.Lett.49p218—219[5]Liao X B,W ang W and Deng X2002AMPS M odeling of Nanocrystalline S i P2Layer in a2S i nip S olar Cells29th IEEE P VSC [6]Deng X,Jones SJ,Liu T,I zu M and Ovshinsky S R1997Im provedpc2S i p2layer and a2S i i2layer materials using vh f plasma deposition26th P VSC Anaheim CA p591[7]T oshiaki Sasaki et al2000J.Non2Cryst.Solids2662269p171—175[8]Tsu D V,Chao B S,Ovshinsky S,G uha R S and Y ang J1997Appl.Phys.Lett.71p1317—1319[9]Z i J et al1996Appl.Phys.Lett.69p200—202[10]Delerue C,Allan G and Lannoo M1993Phys.Rev.B48p11024—11037[11]Delley C and S teigmeier E F1993Phys.Rev.B47p1397—14008492物 理 学 报54卷NIP a 2Si ∶H solar cells on stanle ss steel with p 2typenc 2Si ∶H window layer 3Hu Zhi 2Hua 1)2) Liao X ian 2Bo 1) Diao H ong 2W ei 1) X ia Chao 2Feng 2)Z eng X iang 2Bo 1) Hao Hui 2Y ing 1) K ong G uang 2Lin 1)1)(Institute o f Semiconductor s ,Chinese Academy o f Sciences ,Beijing 100083,China )2)(School o f Energy and Environmental Sciences ,Solar Energy Research Institute ,Yunnan Normal Univer sity ,Kunming 650092,China )(Received 11August 2004;revised manuscript received 18N ovember 2004)AbstractThe success ful application of boron-doped hydrogenated nanocrystalline silicon as w indow layer in a 2S i ∶H nip solar cells on stainless steel foil w ith a thickness of 0105mm is reported.Open circuit v oltage and fill factor of the fabricated solar cell were 0190V and 0170respectively.The optical and structural properties of the p 2layers have been investigated by using UV 2VIS and Raman spectroscopy.It is con firmed that the p 2layer is hydrogenated nanocrystalline silicon w ith a w ide optical gap due to quantum size effect.K eyw ords :hydrogenated nanocrystalline silicon ,quantum size effect ,a 2S i based solar cell PACC :7865H ,7125W ,8630J3Project supported by the S tate K ey Development Program for Basic Research of China (G rant N o.G 2000028201)E -mail :huzhihua @ cc zhuahu1963@94926期胡志华等:p 型纳米硅与a 2S i ∶H 不锈钢底衬nip 太阳电池。
界面缺陷态密度与衬底电阻率取值对硅异质结光伏电池性能的影响*周骏1,2,邸明东2,孙铁囤3，孙永堂2，汪昊2（1.宁波大学理学院光学与光电子技术研究所, 浙江宁波315211)（2.江苏大学机械工程学院光信息科学与技术系, 江苏镇江212013）（3.常州亿晶光电科技有限公司, 江苏常州213223）在不同的异质结前界面缺陷态密度(D it1)和异质结背界面缺陷态密度(D it2)条件下，对P型单晶硅(c-Si(p))为衬底的硅异质结太阳能电池（TCO / a–Si: H (n+) / c–Si (p) / a–Si: H (p+) / TCO）的衬底电阻率R与电池性能的关系进行数值研究。
结果表明：衬底电阻率R的取值不仅决定于异质结前界面缺陷态，也与异质结背界面缺陷态有关，即前界面缺陷态密度D it1决定衬底电阻率的最优值R op，且R op随着D it1的增大而增大; R>R op时, 背界面缺陷态密度D it2对衬底电阻率的可取值范围具有较大影响，D it2越大可取衬底电阻率的范围越小。
关键词：SHJ太阳能电池；c–Si (p)衬底电阻率；c–Si (p)/(a–Si: H)界面缺陷；AFORS_HETPACC:7340L, 8630J, 61851 引言对于以c-Si(p)为衬底的硅异质结（SHJ）太阳能电池，异质结界面特性对电池的性能有显著影响[1-2]，如衬底电阻率与异质结界面c–Si耗尽区厚度的关系，以及由此引起的硅异质结太阳能电池性能的变化[3]等。
然而，对于c-Si(p)衬底电阻率与硅异质结太阳能电池性能的关系，目前研究的还不够深入，长期以来都是将R=1.0Ωcm作为衬底的最佳电阻率，而将R=1.0~25.0Ωcm视为可用的衬底电阻率[4-5]。
最近，文献[6]研究不同前异质结界面缺陷态密度情况下衬底电阻率与电池性能的关系，指出衬底电阻率最优值R op的取值将随着前界面缺陷态密度D it1的降低而减少，突破了人们一直以来认为R=1.0Ωcm为衬底的最佳电阻率的观点。
第45卷第11期2017年11月硅酸盐学报Vol. 45，No. 11November，2017 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2017.11.03 太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展王聪，代蓓蓓，于佳玉，王蕾，孙莹(北京航空航天大学物理学院太阳能物理实验室，北京 100191)摘要：重点探讨了太阳能光电、光热转换技术领域的材料研究现状与发展，主要包括光伏电池半导体材料和太阳光谱选择性吸收涂层光学材料膜系。
太阳电池材料的关键问题还是成本与光电转换效率，钙钛矿太阳电池的研究成为光伏电池新的研究热点。
太阳光谱选择性吸收涂层是太阳能光热利用领域的核心材料技术之一。
近年来，太阳能的中高温热利用，尤其是聚焦热发电技术，作为与光伏发电平行的另一种主流太阳能发电方式，成为人们日益关注的焦点。
另外，还阐述了中高温太阳光谱选择性吸收涂层在国内外的研究成果和最新进展。
关键词：太阳能；光伏电池；太阳能聚焦热发电；太阳光谱选择性吸收涂层中图分类号：TK519 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2017)11–1555–14网络出版时间：2017–10–09 13:56:00 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20171009.1356.014.html Recent Development and Advance of Solar Photovoltaic Materials and PhotothermalConversion MaterialsWANG Cong, DAI Beibei, YU Jiayu, WANG Lei, SUN Ying(Center for Condensed Matter and Material Physics, Beihang University, Beijing 100191, China)Abstract: The research status and advance of solar photovoltaic materials and photothermal conversion materials, which mean semiconductor solar cell materials and solar spectral selective absorbing coatings, were reviewed. The main problems of solar cell materials are cost and photoelectric conversion efficiency (PCE). The investigation of perovskite solar cell becomes a new research hotspot. On the other hand, solar selective absorbing coating is one of the key material technologies of solar thermal utilization. In recent years, medium-high temperature heat utilization of solar energy, especially the technology for concentrated solar power (CSP) as another mainstream of solar energy generation, is becoming a focusing in parallel with photovoltaic power generation. Thus this paper also talks about the research results and recent development of high temperature solar selective absorbing coatings as an important content.Keywords: solar energy; photovoltaic cell; concentrated solar power; solar selective absorbing coating太阳能作为一种取之不尽的清洁能源成为人类开发的重要绿色能源之一。
太阳能电池的结构和性能太阳能电池是一种专门用来将太阳能转化为电能的设备，它既可以被用于小型电子设备中，也可以用来制造大型的太阳能电站，以满足人们日常生活及各类企业和机构的用电需求。
太阳能电池的结构和性能对于其转化效率和使用寿命有着重要的影响，本文将为读者详细分析太阳能电池的结构和性能。
一、太阳能电池的结构太阳能电池是由多个薄膜组成，包括透明导电膜、n型硅膜、p型硅膜等。
其中，n型硅膜和p型硅膜中注入了磷元素和硼元素，并通过高温烧结与金属线连接，构成了一种叫做“pn结”的高效电子转换器。
其实，太阳能电池的结构可以从四个方面来解读，即整块太阳能电池的尺寸、太阳能电池的厚度、肩背垫的厚度，以及太阳能电池的前导玻璃的材质。
首先，整块太阳能电池的尺寸可能会受到限制，因为它是受制于制造工艺和成本的。
通常情况下，太阳能电池的大小都是由生产商根据具体需求来裁剪的，以确保其最大化的容量和输出效率。
其次，太阳能电池的厚度也是十分重要的。
如果太阳能电池太薄，那么就会导致它电能输出的不稳定，且也容易遭受损坏。
然而，如果太阳能电池太厚，就会导致它的成本过高，也会影响它的输出效率和使用寿命。
第三，肩背垫的厚度也会对太阳能电池的性能产生影响。
肩背垫是用来保护太阳能电池的衬垫材料，为它提供了强大的保护和维护。
然而，如果肩背垫太厚，那么就会降低太阳能电池的电流和电压，进而对其输出效率产生影响。
最后，太阳能电池的前导玻璃材质也是一项关键性能指标。
前导玻璃通常是钢化玻璃或反射性高的聚氘基础材料，用来保护太阳能电池并反射不需要的太阳光线。
正确的玻璃材质可以提高太阳能电池的输出效率，支持其长期稳定的使用。
二、太阳能电池的性能太阳能电池的性能可以从三个方面来论述，即输出功率、制造成本和使用寿命。
首先，太阳能电池的输出功率非常重要，直接影响到它的实际使用效果和生产成本。
太阳能电池的输出功率可以通过测量来确定，通常以瓦（W）为单位，而在实际生产中，制造商也会根据终端用户的具体需求来调整太阳能电池的输出功率，以支持它们的正常运行。
光伏p层和e层1.引言1.1 概述概述部分内容：光伏（Photovoltaic，简称PV）技术是一种将太阳能转化为电能的可再生能源技术，近年来受到了广泛关注和应用。
在光伏电池中，p层和e 层是两个关键组成部分。
p层是指光伏电池中的正极，其作用是吸收光线并产生电子空穴对。
它通常由含有硼元素的硅材料制成。
硼元素带有三个电子，与硅材料中的四个电子形成四面体结构。
这种结构可以为光伏电池提供一个能级，使得它能够吸收太阳能的光子，并将其能量转化为电子能。
e层是光伏电池中的负极，其作用是收集并输送电子。
它通常由含有磷元素的硅材料制成。
磷元素带有五个电子，在硅材料中替代了其中的一个电子，形成了五面体结构。
这种结构使e层具有良好的导电性能，能够有效地收集并输送电子。
p层和e层的特点各不相同。
p层富含硼元素，具有较高的光吸收能力和较低的导电性能，适合用于吸收太阳能的光子。
e层富含磷元素，具有良好的导电性能，能够有效地收集和输送电子。
两者在结构和功能上的差异使得光伏电池能够高效地将光能转化为电能。
本文将重点介绍光伏p层和e层的作用和特点，对其原理和性能进行深入分析，并展望光伏技术在可再生能源领域的应用前景。
通过对光伏电池中p层和e层的研究，我们有望进一步提高光伏电池的效率和稳定性，推动可再生能源的可持续发展。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文共分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
每个部分的内容如下：引言部分（Chapter 1）将概述本文的主要内容和研究对象，以及给予读者对光伏p层和e层的概括性认知。
接着，将介绍文章的结构和各章节的内容安排，为读者提供一个整体把握文章的框架。
正文部分（Chapter 2）将详细探讨光伏p层和e层的相关信息。
在2.1光伏p层一节中，将介绍光伏p层的作用和特点；而在2.2光伏e层一节中，将讨论光伏e层的作用和特点。
结论部分（Chapter 3）将对整篇文章进行总结，并对光伏p层和e 层的未来发展进行展望。
