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oe1(光电查) - 科学论文

64 条数据
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  • 揭示铯在高效铜铟镓硒太阳能电池中产生有益效应的起源

    摘要： 基于Cu(In,Ga)Se2（CIGS）吸收体的薄膜太阳能电池的记录转换效率已超过23%。目前这种高性能仅能通过采用碱金属氟化物后沉积处理（PDT）将铯等重碱金属掺入吸收体来实现。由于掺入重碱金属的效果尚存争议，我们通过多种高分辨率技术的组合方法研究了高效CIGS太阳能电池的局部成分和微观结构。清晰检测到铯在p-n结处聚集，同时伴随局部CIGS成分变化，显示出具有横向非均匀分布的有益次生相形成。此外，在相邻晶粒随机取向的晶界处也检测到铯聚集，这些区域铜浓度降低而铟和硒浓度升高。在Σ3孪晶界及晶粒内部未发现聚集现象。这些实验结果与补充性的第一性原理计算高度吻合，证明晶界因铯的存在而钝化。此外，离子半径较大的铯不太可能掺入CIGS晶粒内部导致有害缺陷。

    关键词： 纳米X射线荧光光谱、铜铟镓硒、密度泛函理论、薄膜太阳能电池、铯、沉积后处理

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 混合化学浴沉积-CdS/溅射-Zn(O,S)替代缓冲层用于Cu?ZnSn(S,Se)?基太阳能电池

    摘要： 为替代铜锌锡硫硒（CZTSSe）基薄膜太阳能电池中常规使用的CdS缓冲层，研究人员探究了溅射制备的Zn(O,S)缓冲层。研究涉及三种不同氧硫比[O]/([O]+[S])（0.4、0.7和0.8）的Zn(O,S)层，以及Zn(O,S)与CdS的复合结构（"混合缓冲层"）。与CdS参照组相比，Zn(O,S)缓冲器件的短波和长波光谱区外量子效率（EQE）有所提升，但平均EQE仍低于参照组且开路电压（VOC）偏低。当在吸收层与Zn(O,S)缓冲层间添加极薄CdS层（5纳米）时，VOC损失完全消除；采用更厚的中间CdS层则进一步改善器件性能，使VOC值超越CdS参照组。X射线光电子能谱（XPS）测试表明，薄CdS层可防止Zn(O,S)缓冲层溅射沉积过程中对吸收层表面造成损伤。通过混合缓冲配置，实现了创纪录的VOC亏损值（即带隙能量Eg（除以元电荷q）与VOC的差值Eg/q–VOC）519毫伏——这是迄今铜锌锡硫硒太阳能电池报道的最低值。因此，该混合缓冲方案不仅能突破铜锌锡硫硒基太阳能电池的主要瓶颈，还可同步降低器件中的镉用量。

    关键词： VOC缺陷、Cu2ZnSn(S,Se)4、CdS、混合缓冲层、开路电压、X射线光电子能谱、薄膜太阳能电池、Zn(O,S)缓冲层、外量子效率

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用射频磁控溅射法制备F和Ga共掺杂ZnO薄膜的物理性质研究及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

    摘要： 采用射频磁控溅射法在玻璃基板上共溅射沉积了F和Ga掺杂的ZnO薄膜。通过多种技术手段对制备的薄膜进行了表征。研究发现所有薄膜均呈具有六方纤锌矿结构的polycrystalline（多晶）形态，并呈现c轴择优生长取向。研究还考察了基板温度对薄膜表面形貌、电学及光学性能的影响，发现最佳生长温度为440°C，此时获得的薄膜电阻率为6.81×10?? Ω·cm，载流子浓度达2.61×102? cm?3，迁移率为35.1 cm2/V·s，在400-1200 nm波段透光率超过90%，并具有3.49 eV的宽光学带隙。将该最优薄膜用作钙钛矿太阳能电池的前电极接触层，实现了15.32%的高光电转换效率，表明此类薄膜在高性能薄膜太阳能电池领域具有重要应用前景。

    关键词： 高迁移率、薄膜太阳能电池、氟镓共掺杂氧化锌薄膜、磁控溅射

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 受控溅射压力对衬底配置太阳能电池用高质量Sb2Se3薄膜的影响

    摘要： 磁控溅射已成为Sb2Se3薄膜光伏领域的有效方法。研究发现，后硒化处理对获得具有理想结晶度和取向的化学计量比溅射Sb2Se3薄膜至关重要。然而，溅射工艺对Sb2Se3器件性能的影响鲜少被探究。本研究系统考察了工作压力对溅射Sb2Se3薄膜太阳能电池的影响。采用高（1.5 Pa）与低（1.0 Pa）双工作压力的双层结构溅射工艺可获得高质量Sb2Se3薄膜，该结构有利于提升薄膜结晶度与择优取向。最终，冠军器件实现了5.5%的优异光电转换效率。

    关键词： Sb2Se3、磁控溅射、衬底配置、硒化后处理、工作压力、薄膜太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过粘合剂键合转移法在多种柔性基底上制备柔性高效CZTSSe太阳能电池

    摘要： Cu2ZnSn(S,Se)4（CZTSSe）薄膜太阳能电池因采用储量丰富且无毒的材料，并通过调节硫硒比例调控带隙而展现出巨大潜力。柔性高效CZTSSe太阳能电池是当前突出的研究挑战——由于高温热处理工艺限制，目前这类器件需使用厚玻璃衬底，因此相关柔性器件报道极少。此外，多数研究者采用的薄玻璃和金属衬底柔韧性有限，所制电池的功率转换效率（PCE或η）也相对较低。为突破这些瓶颈，我们通过粘合转移法将钠钙玻璃衬底上制备的高效CZTSSe太阳能电池转移至柔性衬底，在布料、纸张和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等完全柔性衬底上实现了5.8%-7.1%的PCE。特别地，在PET衬底上制备的CZTSSe太阳能电池获得7.1%的PCE，这是目前已知完全柔性CZTSSe器件中的最高效率。此外，我们通过全景聚焦离子束成像和纳米压痕技术深入分析了转移法制备柔性器件的PCE衰减机制。本研究为采用转移法制备柔性高效CZTSSe太阳能电池提供了可行性依据。

    关键词： 薄膜太阳能电池、转移方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、铜锌锡硫硒（CZTSSe）、多种柔性衬底

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 非晶硅薄膜太阳能电池中纳米粒子宽带吸收增强的理论研究

    摘要： 薄膜太阳能电池因其材料成本低、柔韧性高而备受关注，但其活性层厚度减小也导致太阳能吸收率低的挑战。通过激发表面等离子体共振，通常将等离子体金属纳米颗粒置于电池前表面以增强太阳能吸收。然而，若消除纳米颗粒中无用的本征吸收，我们发现介电材料是提高非晶硅薄膜太阳能电池吸收效率的更优选择。此外，提出一种复合陷光结构——前表面分布介电纳米颗粒、后表面设置金属半球体，以实现短波长与长波长的宽带吸收增强，从而获得更高转换效率。时域有限差分模拟结果表明：相比裸露的100纳米厚非晶硅太阳能电池，加入优化后的复合陷光结构可使短路电流密度提升21%，光电转换效率提高18%。本研究提出的通用方法可为各类薄膜太阳能电池的陷光结构设计提供重要指导。

    关键词： 宽带吸收增强，薄膜太阳能电池，光捕获，转换效率，非晶硅，纳米粒子

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • Sb2Se3溅射靶材的放电等离子烧结技术及其在高效薄膜太阳能电池中的应用

    摘要： 硒化锑（Sb2Se3）因其材料优势与优异的光电特性，成为环境友好型低成本光伏技术的潜在吸收层材料。本研究提出一种简便通用的球磨结合放电等离子烧结（SPS）方法制备高质量Sb2Se3溅射靶材，继而通过射频磁控溅射辅以硒化退火处理，获得由大晶粒构成的高结晶度Sb2Se3薄膜?；诖酥票噶薓o/Sb2Se3/CdS/ITO/Ag结构的衬底型Sb2Se3薄膜太阳能电池，最优器件实现了5.08%的显著光电转换效率（PCE）。优异器件性能与具有良性生长取向的Sb2Se3吸收层及接触平滑的Sb2Se3/CdS异质结界面密切相关，该结构有效降低了复合损耗。自制溅射靶材与先进薄膜制备技术的协同特性，进一步验证了其在薄膜光伏领域的应用潜力。

    关键词： 硒化锑，硒后处理，溅射靶材，磁控溅射，放电等离子烧结，薄膜太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • WS2：一种用于太阳能电池应用的新型窗口层材料

    摘要： 采用射频磁控溅射技术在钠钙玻璃基底上沉积二硫化钨（WS2）薄膜。通过改变射频磁控溅射功率（50、100、150、200和250 W）研究其对薄膜特性的影响，并确定适用于薄膜太阳能电池的最佳工艺条件。系统分析了不同沉积功率下生长薄膜的形貌、结构及光电性能。所有WS2薄膜均呈现颗粒状形貌，具有强(101)晶面择优取向的菱方相结构。当射频功率为200 W时，成功制备出带隙2.2 eV、载流子浓度1.01×10^19 cm^-3、电阻率0.135 Ω·cm的多晶超薄WS2薄膜。该优化WS2薄膜首次作为窗口层成功应用于CdTe/WS2太阳能电池，初步测试显示该新型WS2窗口层使CdTe电池获得1.2%的光电转换效率（开路电压379 mV，短路电流密度11.5 mA/cm2，填充因子27.1%）。本研究为WS2薄膜作为潜在窗口层在薄膜太阳能电池中的应用奠定了基础。

    关键词： WS2，窗口层，薄膜太阳能电池，CdTe，射频磁控溅射

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • Sb2Se3光伏吸收材料及薄膜太阳能电池研究综述

    摘要： 利用环保且经济高效的太阳能电池发电是发展清洁可再生能源经济的关键环节。过去几十年间，具有高吸收系数（>10? cm?1）和理想带隙（1-1.5 eV）的无毒、地壳丰量材料作为光伏吸收层备受关注。其中硒化锑（Sb?Se?）作为光伏吸收材料展现出良好前景，其功率转换效率（PCE）相比其他新兴化合物持续提升。最新研究表明，采用经济型新型化合物制备的ZnO:Al/ZnO/CdS/TiO?/Sb?Se?/MoSe?/Mo器件已实现9.2%的转换效率?；谡庑┙梗疚淖凼隽薙b?Se?薄膜材料特性及Sb?Se?基太阳能电池的最新研究进展。分析显示，这类薄膜太阳能电池因具备适宜带隙和高吸收系数而具有良好光管理性能，但载流子管理（即光生载流子收集效率）仍需显著改进。本研究系统梳理了材料特性与器件性能的基础认知，并指出了突破太阳能电池性能限制因素的主要研究方向。

    关键词： Sb2Se3，开路电压亏损，光伏，薄膜太阳能电池，载流子管理

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于剪纸工艺的高度可拉伸薄膜太阳能电池，机械稳定性超过1000次循环

    摘要： 利用能承受大应变且具有高循环机械耐久性的可拉伸太阳能电池，对可穿戴和皮肤界面电子设备应用而言颇具挑战。本工作我们采用剪纸设计实现了此类太阳能电池。实验与力学模拟表明，剪纸结构通过面外变形有效赋予钙钛矿太阳能电池（PSCs）可拉伸性，显著降低了器件应力。具有最优几何参数的剪纸基PSCs展现出优异机械变形能力，包括拉伸性（应变达200%）、扭转性（角度达450°）和弯曲性（曲率半径低至0.5毫米）。更重要的是，该剪纸PSCs具有高机械耐久性，即使经历1000次重复拉伸、扭转和弯曲循环后性能仍几乎不变。本文提出的可拉伸PSCs剪纸设计为提升太阳能电池及其他光电器件的变形能力提供了可行策略。

    关键词： 剪纸艺术、可变形、薄膜太阳能电池、机械耐久性、可拉伸

    更新于2025-09-19 17:13:59