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oe1(光电查) - 科学论文

64 条数据
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  • 辉铋铜铅矿CuPbSbS3：一种具有电子三维结构、耐缺陷且可溶液加工的高效太阳能电池半导体材料

    摘要： 吸收层是薄膜太阳能电池的关键组件。根据最新提出的电子维度概念，理想的太阳能电池吸收材料应具有高电子维度特性，主流吸收材料如硅（Si）、砷化镓（GaAs）、铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）和甲胺铅碘（CH3NH3PbI3）均符合这一特征。本研究提出将电子三维半导体矿物黝铜矿CuPbSbS3作为高效太阳能电池吸收材料的候选者。密度泛函理论计算表明，该材料具有理想的光电特性：近乎直接带隙、高光学吸收系数、适宜的p型掺杂特性及缺陷容忍性。实验方面，我们开发了丁基二硫代氨基甲酸（BDCA）溶液法制备高质量CuPbSbS3薄膜，并首次构建了CuPbSbS3太阳能电池?；诟貌牧系谋∧ぬ裟艿绯爻醪绞迪至?.23%的功率转换效率（开路电压699 mV），证实了这种半导体在薄膜光伏领域的应用潜力。

    关键词： 缺陷容忍性、薄膜太阳能电池、BDCA溶液、辉铋矿、电子维度性

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过优化In2O3:H和金属背反射层提升p-i-n型a-SiGe:H薄膜太阳能电池的短路电流密度与填充因子

    摘要： 本工作通过优化氢化氧化铟（In?O?:H，简称IOH）和银/铬/铝（Ag/Cr/Al）背反射层（BR），制备了高效p-i-n结构氢化非晶硅锗（a-SiGe:H）薄膜太阳能电池。采用包括铝（Al）、Ag/Cr/Al及IOH/Ag/Cr/Al等背反射材料的逐层薄膜构建太阳能电池，有效提升了短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF），从而改善了电池输出性能。研究发现，通过调节水蒸气分压（PH?O）可调控IOH层的低电阻率、低载流子浓度与高迁移率特性。相较于仅采用铝背反射的初始电池，IOH/Ag/Cr/Al背反射结构因优异的光电性能使Jsc提升了13.4%。在复合电极中添加银和铬与铝组合后，550-900 nm长波段的外量子效率光谱响应显著增强。使用最优PH?O条件下制备的IOH层相比无该层结构，Jsc进一步获得1.13 mA/cm2的大幅提升。最终成功制备出Jsc达18.40±0.03 mA/cm2、FF为69.48%的高效a-SiGe:H太阳能电池，其转换效率高达9.27%。

    关键词： IOH、背反射器、薄膜太阳能电池、Jsc（短路电流）、a-SiGe:H（氢化非晶硅锗）、FF（填充因子）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 银掺杂对Cu2SnS3薄膜太阳能电池性能的影响

    摘要： 对于极具前景的下一代薄膜太阳能电池，Cu2SnS3（CTS）太阳能电池仍存在开路电压（VOC）偏低的问题，导致其功率转换效率不尽如人意。本研究通过在光伏器件前驱体溶液中添加AgNO3，采用溶液法制备了掺银CTS薄膜。与CTS相比，基于CuxAg2?xSnS3（CATS）的电池开路电压损耗有效降低约10 mV，同时短路电流密度（JSC）和填充因子（FF）均有所提升，最终实现了3.99%的功率转换效率。CATS电池性能的提升可归因于结晶质量改善、分流通道减少以及带隙降低。

    关键词： Cu2SnS3、银、掺杂、薄膜太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 电沉积堆叠金属层制备的Cu(In,Al)Se?光伏薄膜太阳能电池

    摘要： 展示了一种改进的Cu(In,Al)Se2合成技术，通过依次电沉积Cu/Al/In叠层后进行硒蒸气退火实现。与传统电沉积工艺制备的薄膜相比，该方法具有组分可调、多晶结构优良、纯黄铜矿相、表面形貌均匀致密等优势。通过灵活调节沉积时间参数控制薄膜厚度及各金属沉积浓度，系统研究了铝含量对薄膜晶体结构、表面形貌、光电化学性能及光学电子特性的影响。结果表明：随着铝含量增加，晶体尺寸逐渐减小而Cu(In,Al)Se2薄膜的禁带宽度持续增大。阻抗电位测试证实所制薄膜均为p型半导体，且载流子浓度随Cu/(Al+In)和Al/(In+Al)比值升高而增加。光电化学研究表明：较低铝含量因更窄的禁带宽度促进低能光子吸收，加之较低的载流子密度与较大晶粒尺寸共同有利于光生载流子传输并降低电荷复合，从而获得更高光电流?；谧钣臗u(In,Al)Se2薄膜的太阳能电池经理论建模与模拟，获得17.08%的高光电转换效率，展现出光伏器件的应用潜力。

    关键词： 电沉积、光伏、Cu(In,Al)Se2、黄铜矿、薄膜太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 锂辅助协同调控银取代Cu2ZnSn(S,Se)4太阳能电池晶界与晶粒内部的电荷传输

    摘要： 尽管银（Ag）掺杂在消除体缺陷和促进Cu2ZnSn(S,Se)4（CZTSSe）光伏技术界面类型反转方面具有多重优势，但其进一步发展仍受限于因受主浓度显著降低导致的较低电导率。本研究展示了一种通用的锂-银共掺策略，通过在银掺杂CZTSSe吸收层表面进行后沉积处理（PDT）直接引入锂，以缓解银掺杂带来的电导率不足问题。深度表征表明，锂掺杂能提高p型载流子浓度，改善体相内的载流子收集效率，降低缺陷能级，并在银掺杂CZTSSe体系的晶界处反转电场极性。得益于这种对晶粒内部（GI）和晶界（GBs）电性能的锂辅助协同调控，最终将光电转换效率（PCE）从9.21%提升至10.29%。这项系统研究为克服银掺杂面临的挑战提供了有效途径，其发现揭示了双阳离子掺杂剂的协同效应将为高效铜锌锡硫硒光伏技术的发展开辟新路径。

    关键词： 银替代、碱掺杂、Cu2ZnSn(S,Se)4、薄膜太阳能电池、后处理

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 射频等离子体增强化学气相沉积法制备的非晶硅薄膜太阳电池研究

    摘要： 氢化非晶硅薄膜太阳能电池因其结构简单、材料消耗低、工艺温度低及生产成本低，已成为晶体技术的低成本替代方案。研究采用射频驱动的多腔室等离子体增强化学气相沉积系统制备非晶硅氢（a-Si:H）的本征层和掺杂层。多腔室设计使我们能够通过专用腔室分别优化器件的各层结构，从而避免工艺过程中的交叉污染。本研究系统性地探究了制备工艺，并分析了工艺参数与器件性能之间的关联规律，以实现电池最高转换效率。最终制得的非晶硅氢太阳能电池最高转换效率达6.52%，开路电压（Voc）为880 mV，短路电流密度（Isc）为11.33 mA/cm2，填充因子（ff）为65%。本文还探讨了进一步提升器件性能的潜在途径。

    关键词： 薄膜太阳能电池，非晶硅氢合金（a-Si:H），等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 用于薄膜太阳能电池的喷雾热解沉积CuSbS2吸收层

    摘要： 采用金属氯化物水溶液通过喷雾热解法制备CuSbS2薄膜，并进行后续硫化处理。系统研究了CuSbS2的结构、化学、光学及电学特性，以及不同硫化温度对薄膜的影响。采用两步硫化法：第一步低温硫化促使沉积薄膜与硫蒸气充分饱和；第二步高温硫化促进CuSbS2的形成与结晶。其中第二步硫化温度对器件级CuSbS2薄膜的形成至关重要。随着硫化温度升高，Sb2S3等杂质减少且CuSbS2结晶度提升。当温度达到400°C时，杂质完全消失并获得相纯度高、结晶良好的CuSbS2薄膜。若硫化温度超过400°C，CuSbS2会逐渐转变为Cu3SbS4。在400°C下获得的最佳带隙为1.53 eV的p型CuSbS2薄膜，在可见光波段吸收系数大于10? cm?1。首次研究了CuSbS2的电导率温度依赖性：当测量温度高于140K时，其电导以带间传导和最近邻跳跃(NNH)为主；低于140K时则以变程跳跃(VRH)为主导。最终基于喷涂法制备的CuSbS2吸收层薄膜太阳能电池实现了0.34%的最高光电转换效率。

    关键词： 硫化，CuSbS2，薄膜太阳能电池，喷雾热解，电导率

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019年首届科学与工程及机器人技术进展国际会议(ICASERT) - 孟加拉国达卡(2019.5.3-2019.5.5)] 2019年首届科学与工程及机器人技术进展国际会议(ICASERT) - 基于数值分析的高效CZTS太阳能电池

    摘要： 铜锌锡硫化物（CZTS）被视为Kesterite族中极具潜力的半导体材料之一，有望成为太阳能电池吸收层材料。本研究聚焦于高效CZTS基薄膜太阳能电池的数值模型与仿真。采用主流薄膜太阳能电池仿真软件wxAMPS对（Al:ZnO/i-ZnO/CdS/CZTS/Mo）结构电池进行模拟，分析了不同膜层特性对电池性能参数的影响。提出了一种转换效率达15.84%（填充因子FF=72.86%，开路电压Voc=0.78伏特，短路电流密度Jsc=27.98毫安/平方厘米）的优化电池方案。其温度系数TC为0.02%/○C，显示出该电池具有较高稳定性。所有仿真结果均对高性能薄膜CZTS太阳能电池的制备具有重要指导意义。

    关键词： wxAMPS，转换效率，数值模拟，CZTS，薄膜太阳能电池

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 掺铝(Zn,Mg)O在纯硫化物Cu(In,Ga)S2太阳能电池中提升开路电压的应用

    摘要： 本研究发现，在纯硫化物Cu(In,Ga)S?（CIGS）太阳能电池中，通过提高铝掺杂(Zn,Mg)O（AZMO）层的导带最小值（EC），增强内建电势（Vbi），可降低活化能（Ea）观测到的界面复合。实验观察到，当Mg/(Mg+Zn)比例从0提升至0.23时，AZMO薄膜的光学带隙可从3.56 eV拓宽至3.97 eV，表明EC向真空能级移动。将Mg/(Mg+Zn)比例为0-0.23的AZMO层作为透明导电氧化物（TCO）应用于纯硫化物CIGS太阳能电池时，开路电压随Mg/(Mg+Zn)比例从0增至0.09而显著提升（从0.641 V升至0.713 V），但在Mg/(Mg+Zn)比例为0.23时回落至0.651 V。反向饱和电流密度（J?）在Mg/(Mg+Zn)比例为0.09时降至最低值9.4×10?? A/cm2（相比之下，铝掺杂ZnO（Mg/(Mg+Zn)比例为0）的J?为4.7×10?? A/cm2）。Mott-Schottky曲线显示，随着AZMO层中Mg/(Mg+Zn)比例从0增至0.23，纯硫化物CIGS太阳能电池的Vbi逐渐增强。这些结果表明，通过调控TCO层的EC可提升Vbi，最终因电场增强而降低异质界面复合。

    关键词： 掺铝氧化锌(Zn,Mg)O，黄铜矿，薄膜太阳能电池，内建电势，导带底，Cu(In,Ga)S2

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 超薄Cu(In,Ga)Se?太阳能电池架构中功能性MoSe?层的模拟分析

    摘要： 采用SCAPS-1D模拟软件研究了二硒化钼过渡金属硫族化合物材料（p型MoSe2二维过渡金属硫化物）作为超薄铜铟镓硒（CIGS）吸收层（厚度小于500纳米）与钼背接触层之间界面层的影响。探究了p-MoSe2层对CIGS薄膜太阳能电池电学特性和光伏参数的潜在作用。本研究通过改变p-MoSe2的带隙能、载流子浓度及层厚参数，发现最优带隙值为1.3电子伏特。厚度小于200纳米的界面层会导致电池整体性能下降，这可能源于背接触复合电流增加及p-MoSe2/CIGS结区内建电势降低。此外，由于MoSe2层较CIGS吸收层具有更宽的带隙，可形成所谓的背表面场（BSF）。I-V特性模拟显示更高斜率表明：CIGS/Mo界面的MoSe2层能有效改善异质结接触特性，使其从肖特基接触转变为准欧姆接触。无MoSe2层时转换效率为14.61%，引入后提升至22.08%。这些发现对未来高性能低成本太阳能电池器件研发具有重要前景。

    关键词： SCAPS，薄膜太阳能电池，铜铟镓硒，过渡金属二硫化物

    更新于2025-09-16 10:30:52