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一种高效且简单的太阳能电池建模方法
摘要： 精确可靠的太阳能电池器件建模是优化系统性能的基础工具。光伏系统在户外环境中的常规运行需要建立能关联环境影响的模型。本文提出一种构建考虑环境因素的光伏电池I-V特性的新方法，该方法简单高效。该模型基于将太阳能电池I-V特性电压轴按固定时间间隔划分的理念。针对每个电压区间点，计算对应不同辐照度和温度的二维电流矩阵。采用多项式曲面拟合为每个电压区间建立子模型。每个点的二维电流矩阵通过两种不同方法计算：第一种基于实测I-V曲线的线性插值；第二种采用预提取的五参数单二极管模型，在广泛环境条件下适用。与单晶硅太阳能电池实测数据相比，该建模技术提供了精确的结果。
关键词： 太阳能电池，I-V特性，单二极管模型
更新于2025-09-11 14:15:04
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过渡金属（镍、锆和铁）掺杂二氧化钛光电极的合成、表征及其在染料敏化太阳能电池中的应用
摘要： 本文通过合成不同金属掺杂的二氧化钛化合物（纯TiO?、铁掺杂TiO?(FexTi1-xO?)、镍掺杂TiO?(NixTi1-xO?)、锆掺杂TiO?(ZrxTi1-xO?)）薄膜来提升染料敏化太阳能电池(DSSC)的性能。采用溶胶-凝胶法制备了未掺杂TiO?颗粒及镍、铁、锆过渡金属掺杂TiO?颗粒用于DSSC阳极部分，阴极采用碳电极。在玻璃表面涂覆氟掺杂氧化锡(FTO)导电膜并配合含I/I?的电解液，制得染料敏化太阳能电池。通过动态光散射(DLS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDX)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对纯TiO?及镍、铁、锆掺杂TiO?纳米粉体进行表征。采用刮刀法将这些薄膜沉积于玻璃基底，通过J-V曲线研究合成纳米材料对DSSC电池性能的影响。光伏?？榈腏-V特性测试显示：10%锆掺杂TiO?制备的电池模块具有最高功率转换效率，其短路电流(Jsc)为0.13 mA/cm2，效率达0.020%；而纯TiO?、铁掺杂TiO?和镍掺杂TiO?制备的电池?？樾史直鹞?.019%、0.017%和0.015%。
关键词： 二氧化钛纳米颗粒，染料敏化，太阳能电池，溶胶-凝胶
更新于2025-09-11 14:15:04
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高性能Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能溶液法制备及其特性
摘要： 硒化铜锌锡(Cu2ZnSn(S,Se)4，简称CZTSSe)作为薄膜太阳能电池的理想吸收层材料备受关注。溶液沉积法为降低CZTSSe基光伏器件制造成本提供了关键途径。本研究开发了一种低成本且稳健的乙醇/巯基乙酸/正丁胺三元溶液法制备CZTSSe太阳能电池。通过XRD、拉曼光谱和C-V测试表征发现，该方法制备的材料具有高相纯度、适宜载流子浓度及大耗尽宽度等特性，这些特征对高效光伏器件至关重要。基于此优质CZTSSe吸收层，最终实现了光电转换效率(PCE)达9.71%的光伏器件。通过碱金属钝化处理和优化器件制备条件可进一步提升PCE，这使得该方法在降低铜锌锡硫硒太阳能电池制造成本方面极具应用前景。此外，该工艺对其他新兴光伏吸收层材料同样具有广阔应用前景，有望显著降低太阳能发电成本。
关键词： 薄膜、CZTSSe、铜锌锡硫硒矿、溶液法、太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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光电子学 - 先进器件结构 || 用于光伏应用的硅-有机混合异质结结构
摘要： 无机-有机器件概念是一种极具吸引力的技术，它通过结合无机与有机材料的互补优势，能够开发出具有更优特性和功能的器件。本章概述了有机与无机半导体材料的主要性能要求及其制备工艺，重点探讨了低温等离子体增强化学气相沉积（PECVD）与聚合物有机材料沉积之间的兼容性。通过制备三种基于氢化硅（Si:H）、有机聚(3-己基噻吩):甲烷富勒烯苯基-C61-丁酸甲酯（P3HT:PCBM）以及聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(4-苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS）薄膜的混合薄膜光伏结构，验证了无机-有机器件概念的可行性。文中分析了不同构型的光电特性、性能表现及界面特征。其中ITO/PEDOT:PSS/(i)Si:H/(n)Si:H混合结构实现了高达17.74 mA/cm2的短路电流密度，显著优于有机或无机参照样品。尽管部分混合结构展现出显著的性能提升，但其他结构表现欠佳。后续研发工作前景可期，应着重深入研究有机材料及相关界面特性。
关键词： 薄膜器件、混合器件、等离子体沉积材料、太阳能电池、有机半导体
更新于2025-09-11 14:15:04
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有机-无机铜(II)基钙钛矿：一种制备低毒且水稳定的光伏用光吸收材料的良性方法
摘要： 尽管有机金属卤化物钙钛矿（特别是铅基钙钛矿）已成为薄膜太阳能电池中最具前景的光吸收材料，铅基钙钛矿太阳能电池的功率转换效率已从3%提升至经认证的23%。然而，要实现该类钙钛矿太阳能电池的商业化，仍需解决铅元素毒性及其吸湿性等关键问题。本研究通过引入介观结构钙钛矿太阳能电池的新架构，报道了一种以有机-无机铜(II)基钙钛矿作为铅基钙钛矿替代方案的高度稳定材料体系。该钙钛矿太阳能电池不仅展现出370mV的开路电压和0.63%的功率转换效率，还具备优异的水稳定性和光伏应用所需的光电特性。
关键词： 毒性较低、太阳能电池、水稳定性、光吸收剂、无铅钙钛矿
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用纳米晶钙钛矿La(Fe和Mn)O3与烛烟制备低成本太阳能电池：理论与实验
摘要： 在本研究中，采用共沉淀法这一简单、低温合成且低成本的技术路线制备了用于太阳能电池的纳米晶钙钛矿La(Fe和Mn)O3。通过XRD、SEM、PL、DRS、CV、EDS和FTIR分析对合成粉末进行了表征。从实验和理论两方面研究了所制备的La(Fe和Mn)O3钙钛矿作为光阳极的光伏性能。实验测得LaFeO3钙钛矿获得了最佳功率转换效率(0.07)。采用两种不同对电极：铂电极和涂覆于FTO玻璃表面的烛烟碳电极——这种显著替代材料及工艺可取代通过复杂真空技术沉积贵金属电极(Au或Ag)的传统方法。后续阶段使用商用电解质以提升效率。结果表明钙钛矿基电池的性能和效率存在进一步提升的可能性。
关键词： 烛烟，太阳能电池，钙钛矿，共沉淀
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过原位形成BiSI中间层改善BiI<sub>3</sub>吸收层的电荷分离与光伏性能
摘要： 稳定的无毒碘化铋（BiI3）因其具有窄带隙（1.7电子伏特）和可见光区高吸收系数（10? cm?1）等优良光学特性，正成为太阳能电池应用中极具前景的吸光材料。尽管具备这些优势，目前采用该材料的太阳能电池功率转换效率仅达1%左右，与28%的理论效率极限相距甚远?？梢院侠硗撇猓珺iI3基太阳能电池性能较低的原因可能源于其极短的载流子寿命（180-240皮秒），这使得有效分离移动电荷成为提升该材料光伏性能的关键因素。本研究通过瞬态光谱技术证实：在电子传输层（ETL）与碘化铋吸光层之间引入硫化铋碘中间层可促进高效电荷分离?；诖朔⑾?，我们采用ITO/SnO?/BiSI/BiI?/有机空穴传输层/金器件结构，成功制备出功率转换效率达1.21%的BiI3太阳能电池。
关键词： 太阳能电池，电荷分离，瞬态吸收光谱，BiSI，BiI3
更新于2025-09-11 14:15:04
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二硒化铼作为用于纳秒被动调Q铥固态激光器的宽带可饱和吸收体
摘要： 虽然基于α相CsPbI3的太阳能电池展现出令人瞩目的光电转换效率，但其晶体结构稳定性即使在常温环境下仍显不足。本研究成功制备了基于黑色正交γ相的CsPbI3，并通过氯离子掺杂进一步优化其性能。研究发现氯元素的引入改善了结晶动力学过程，形成了更优的表面形貌和晶体取向。特别地，当γ-CsPbI3薄膜中掺入3摩尔%氯元素时，其陷阱态密度降至最低，黑色相稳定性显著增强，薄膜特性（包括导电性、电子及空穴迁移率）获得大幅提升。由此太阳能电池效率高达16.07%。更重要的是，优化后的器件在连续光照200小时后功率转换效率仅衰减0.45%，即使在25°C、相对湿度20-30%的空气中暴露60天，仍能保持初始效率的94%。
关键词： 氯、太阳能电池、效率、稳定性、γ- CsPbI3
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过优化CIGS晶粒质量实现单梯度带隙超薄铜铟镓硒太阳能电池的高效转换
摘要： 降低铜铟镓硒（Cu(InxGa1?x)Se2，简称CIGS）薄膜厚度是减少材料用量并提高制造产能的有效途径。然而，在超薄CIGS太阳能电池中实现高效率仍具挑战性。本研究通过三步共蒸发法制备了厚度为1.3微米的CIGS太阳能电池，并采用电容-电压、电容-频率、二次离子质谱、X射线荧光、透射电子显微镜及电子束感生电流等技术对其进行了表征。通过优化超薄CIGS太阳能电池的晶粒尺寸、界面质量及镓梯度分布，在未采用任何光捕获和减反射涂层技术的情况下，最高转换效率达到11.72%。与典型2.3微米厚度的CIGS太阳能电池相比，该超薄电池因形成背电场而展现出更高的开路电压。研究发现晶界有利于载流子的分离与传输。该超薄CIGS太阳能电池具有良好的抗离子轰击能力，表明其在空间器件中具有应用潜力。本研究为制备高效超薄CIGS太阳能电池提供了可行策略。
关键词： 高界面质量，铜铟镓硒（Cu(InxGa1?x)Se2）太阳能电池，重离子轰击，超薄
更新于2025-09-11 14:15:04
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高效Sb?S?太阳能电池的顺序沉积制备路线
摘要： 我们报道了一种简便的两步连续沉积法制备Sb2S3薄膜，分别以醋酸锑和硫脲作为锑源和硫源。两种前驱体材料的连续沉积后经温和温度快速退火处理，可获得高质量Sb2S3薄膜?；诮峁购统煞址治鼋沂玖讼晗傅姆从?。通过优化硫脲浓度和退火温度，获得了均匀平整的Sb2S3薄膜（无论硫缺乏还是硫过量）。最终，基于所制备Sb2S3薄膜的平面异质结太阳能电池实现了5.69%的高光电转换效率，这是溶液法制备平面异质结Sb2S3太阳能电池的最高值之一。本研究为高效太阳能电池应用提供了一种简便低成本的Sb2S3薄膜沉积方法。
关键词： 醋酸锑，Sb2S3，顺序沉积，硫脲，太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04