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oe1(光电查) - 科学论文

24 条数据
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  • 前部透明导电氧化物对背结硅异质结太阳能电池性能的影响：来自模拟与实验的见解

    摘要： 本研究详细比较了氧化铟锡（ITO）、铝掺杂氧化锌（ZnO:Al）和氢化氧化铟（IO:H）在后结硅异质结（SHJ）太阳能电池光照侧的应用。其中ITO是该应用领域的先进材料，ZnO:Al因成本效益高成为有吸引力的替代品，而IO:H则是具有高迁移率和优异光学特性的透明导电氧化物（TCO）。通过数值模拟，我们确定了由相应TCO和非晶二氧化硅（a-SiO2）盖层组成的双层减反射涂层系统的光学最优厚度。通过二维电学模拟，我们对比了前结与后结器件，展示了串联电阻（Rs）随TCO方阻（Rsh）和器件有效寿命（τeff）的变化规律。研究表明存在一个与τeff相关的临界TCO Rsh值，超过该值后，后结器件在Rs方面将优于前结设计。我们对含相应层的太阳能电池进行了分析，证明采用双层减反射涂层时，更薄的优化TCO层能提升电池性能。结论指出：为实现最高效率的太阳能电池性能，如器件模拟所示，需要采用高迁移率TCO（如IO:H）。但后结太阳能电池设计允许使用导电性较低的TCO（例如经济型ZnO:Al），其性能与ITO相当，为大规模生产中的材料替代提供了可能。

    关键词： 透明导电氧化物，方块电阻，串联电阻，背结，硅异质结，减反射涂层

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 通过双前驱体改性与中空二氧化硅纳米球杂化制备耐湿、耐磨及防尘的光伏组件减反射涂层

    摘要： 光伏组件所用太阳能玻璃上的减反射（AR）涂层通常面临恶劣环境，这要求AR涂层必须阻隔水汽渗透、抗划伤并防止灰尘积聚。虽然化学改性通常有助于实现AR涂层的多功能化，但可能导致光学和机械性能的下降。我们证明，对中空二氧化硅纳米球进行精准控制的双前驱体修饰/杂化工艺是制备坚固多功能AR涂层的关键。这种双前驱体衍生的AR涂层在300-1200纳米波长范围内平均透射率提升5.08%，经过相当于85°C/85%相对湿度条件下5000小时湿热测试的超长加速温湿度应力测试（120小时）后透射率仅相对下降不足0.6%，同时展现出优异的耐磨和防尘性能。通过封装晶体硅迷你组件评估了该涂层对光伏器件的影响：相比裸玻璃封装组件，其短路电流（Jsc）和光电转换效率（PCE）平均分别提升2.45%和3.20%；在积尘与除尘测试后，该AR涂层的防尘特性使Jsc和PCE衰减分别仅为1.01%和1.15%（裸玻璃组件为3.45%和4.40%）。研究认为双前驱体（及潜在多前驱体）方案将为开发兼具机械强度与防指纹、抗污、防雾、防冰等优异功能的AR涂层铺平道路。

    关键词： 双前驱体，中空二氧化硅纳米球，减反射涂层，防尘性，耐磨性，耐湿性

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [2018年IEEE第21届国际多主题会议(INMIC) - 巴基斯坦卡拉奇(2018.11.1-2018.11.2)] 2018年IEEE第21届国际多主题会议(INMIC) - 具有自清洁和减反射特性的光伏组件二氧化硅纳米颗粒涂层

    摘要： 在这项研究中，通过在太阳能光伏组件玻璃表面涂覆二氧化硅纳米颗粒，获得了超亲水、抗反射且高透明度的表面。采用气溶胶沉积法将硅烷前驱体与空气混合后喷涂到基底上。通过引入氦气调节等离子体腔室与基底之间的压差，从而实现对涂层厚度和折射率的精准控制。由于涂层薄膜的多孔特性和渐变折射率，玻璃基底的透光率从91%提升至99.2%。原子力显微镜研究表明，涂层薄膜的表面形貌具有优异的防雾和超亲水特性，这归因于其粗糙度和纳米多孔结构。此外，这种超亲水特性赋予涂层自清洁功能，进一步提升了光伏组件的整体效率。

    关键词： 减反射涂层、超亲水性、二氧化硅纳米粒子、薄膜、太阳能光伏、气溶胶沉积、纳米多孔

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 美国伊利诺伊州芝加哥(2019.6.16-2019.6.21)] 2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 利用银纳米粒子局域表面等离子体共振提升平面硅太阳能电池效率

    摘要： 在这项工作中，我们开发了一种利用银纳米粒子（NPs）的局域表面等离子体共振（LSPR）效应，在硅太阳能电池上制备减反射结构的省时且经济的方法。该纳米粒子修饰的硅太阳能电池覆盖有防止性能退化的Al2O3层，展现出宽带光吸收增强效果，其加权平均光谱反射率（Rave）低至9.5%，在700纳米波长处的外量子效率（EQE）绝对增益最高达19.2%，与未添加纳米粒子的参考硅太阳能电池相比，整体功率效率（η）相对提升了20%。

    关键词： 金属纳米粒子、局域表面等离子体共振、减反射涂层、硅

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于硅上直接生长的垂直石墨烯纳米山的光伏电池

    摘要： 我们展示了一种基于垂直石墨烯纳米丘（VGNH）的太阳能电池应用，该结构无需催化剂直接生长。通过严格分析电学特性，对比了生长于界面层Al2O3之上的VGNH光伏器件与裸硅器件的性能。界面层的作用是抑制表面复合并增强内建电势。我们的核心工艺可简化大面积器件制备，避免了不可靠的转移过程。此外，通过优化VGNH厚度并对硅表面进行织构化处理，解决了硅高反射率的关键问题。尽管具有垂直结构，厚层VGNH仍实现了低反射率与低串联电阻，有利于获得高光电流。KPFM测量显示VGNH功函数高达~4.7 eV。采用PEDOT:PSS与无机酸HNO3共掺杂后，在0.9 cm2活性面积上实现了10.97%的转换效率。此外，该VGNH基器件在深紫外光下的光电响应度估算为1.196 AW?1。

    关键词： 垂直石墨烯、石墨烯掺杂、石墨烯纳米丘、直接生长的石墨烯、太阳能电池、减反射涂层、肖特基结

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过工业PECVD方法利用减反射涂层增强晶体硅太阳能电池的抗电势诱导衰减性能

    摘要： 电势诱导衰减（PID）问题因导致光伏组件发生灾难性故障而备受关注。降低PID效应的方法之一是改进晶体硅太阳能电池正面的减反射涂层（ARC）。本研究通过三项精密实验，重点探究了ARC薄膜的改性以实现逐步无PID化。首先对比了直接等离子体增强化学气相沉积（PECVD）与间接PECVD法制备的ARC薄膜，结果显示间接PECVD法导致的电池效率衰减高达-33.82%，不仅超出IEC 62804标准要求，且显著劣于直接PECVD法（-0.82%）。随后通过预氧化步骤，使间接PECVD法制备的PID防护性能显著提升（PID从-31.82%降至-2.79%），该方法不仅符合标准且产能高于直接PECVD。最后采用新型脉冲等离子体（PP）PECVD技术处理PID问题，HF刻蚀速率测试与FTIR测量表明：由于该工艺沉积薄膜含氧量更低，PP-PECVD薄膜具有更强的抗PID潜力——这证实新增脉冲控制维度改变了薄膜特性。集成PP工艺的96小时PID测试结果仅为-2.07%，与传统CP工艺相当。综上，我们提出三种有效或潜在的PID解决方案，所有方案均满足光伏组件功率损耗低于5%的IEC 62804标准。

    关键词： 太阳能电池、电势诱导衰减、减反射涂层、等离子体增强化学气相沉积

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 前表面光捕获结构对PERC太阳能电池的影响

    摘要： 前表面纹理结构形状和减反射涂层的特性对太阳能电池性能具有重要影响。本文基于Silvaco软件框架和标准金字塔纹理单晶硅PERC太阳能电池的基本参数，建立了最小单元电池结构的仿真模型并完成验证，探讨了前表面陷光结构对电池性能的影响。研究发现，微凹金字塔状纹理能增强短波响应，使电池短路电流密度提升0.3 mA/cm2（增幅0.80%）。此外，通过合理控制减反射涂层制备工艺，可形成梯度折射率SiOxNy/Si3N4双层减反射涂层（DLARC），显著降低短波反射率，使电池短路电流密度增加0.32 mA/cm2（增幅0.86%）。最终优化的微凹金字塔状纹理与SiOxNy/Si3N4 DLARC分别使PERC太阳能电池光电转换效率提升0.18%和0.20%。

    关键词： 纹理化、PERC太阳能电池、光捕获、器件模拟、减反射涂层

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 嵌入介电基质中的金属纳米颗粒用于等离激元太阳能电池的广角抗反射

    摘要： 太阳能电池中的光子密度通常通过定制的抗反射涂层（ARCs）进行优化。我们开发了一个分析模型来描述基于金属混合纳米粒子（NPs）的ARC，其中金属NPs嵌入在硅衬底上的标准ARC中。采用点偶极子方法计算NPs的漫反射率，同时使用传输矩阵法计算前表面的镜面反射率。我们发现，在SiN ARC中嵌入金属NPs可以增强其在非垂直入射角（AOI）下的抗反射性能。计算了不同AOI下NPs在衬底中辐射的电场分布模式，这些模式支持抗反射性能的提升。计算了ARCs的加权太阳光透射功率，结果表明：对于超过74°的AOI，嵌入在SiN（厚度=70 nm）中的Ag-NPs（半径=35 nm）比纯SiN表现更好；而对于超过78°的AOI，嵌入在SiN（厚度=70 nm）中的Al-NPs（半径=35 nm）表现更优。

    关键词： 太阳能电池、等离子体激元、金属纳米粒子、硅、传输矩阵法、减反射涂层

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过抗反射涂层工程与衍射光栅相结合提升非晶硅/晶体硅薄异质结太阳能电池的效率

    摘要： 本文对光捕获和多层减反射涂层（ARC）对具有本征薄层（SHJ）的n(a-Si:H)/i(a-Si:H)/p(c-Si)/p+(C-Si)异质结太阳能电池电学特性的影响进行了分析研究。所建立的分析模型考虑了电池顶表面的三角形纹理形貌和双层ARC结构，并将该模型作为适应度函数，采用灰狼优化算法（GWO）针对界面陷阱优化器件可靠性。优化后的太阳能电池展现出高达47.9mA的短路电流ISC、0.56V的开路电压VOC、74.72%的填充因子FF，其转换效率较传统平面太阳能电池提升约30%。该优化SHJ太阳能电池不仅在品质因数方面表现更优，而且在非晶/晶态界面处展现出更出色的界面陷阱可靠性——这种可靠性提升源于GWO方法提供的更优表面纹理控制和本征薄膜层调谐。

    关键词： 转换效率、表面纹理、灰狼优化算法、界面缺陷、减反射涂层

    更新于2025-09-22 16:52:57

  • 通过在减反射涂层内层嵌入铟等离子体纳米粒子提升纹理硅太阳能电池的输出功率

    摘要： 在本研究中，我们通过在双层（SiNx/SiO2）减反射涂层（ARC）中嵌入二维铟纳米颗粒（In NPs）以诱导等离激元前向散射，从而提升纹理硅太阳能电池的输出功率和转换效率。采用拉曼散射、吸收光谱、光学反射率和外量子效率对等离激元效应进行表征，并对比了含单层/双层In NPs与不含In NPs的电池光学及电学性能。结果表明：双层In NPs电池的转换效率（16.97%）高于单层In NPs电池（16.61%），且显著超过无In NPs电池（16.16%）。我们还系统研究了0°至75°入射角下，双层ARC中含/不含In NPs层的纹理硅太阳能电池的光捕获性能，并计算了AM 1.5G光照条件下的总输出功率。得益于等离激元前向散射效应，双层In NPs的应用使电池电输出功率实现了53.42%的显著提升（相较于无NPs电池）。

    关键词： 纹理硅太阳能电池、减反射涂层（ARC）、铟纳米粒子（In NPs）、等离子体前向散射

    更新于2025-09-23 18:31:22