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等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统的批次间控制：应用于硅薄膜沉积的多尺度三维计算流体动力学（CFD）模型
摘要： 本研究采用新近开发的多尺度、三维空间计算流体动力学模型，展示了通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备非晶硅薄膜及腔室反应器批次间运行的控制方法。通过动态边界（在瞬态批次模拟的每个时间步更新）将宏观反应器尺度行为与微观非晶硅薄膜生长相关联。该创新工作流分布在64个并行计算节点上，以降低批次间运行的巨大计算需求，并实现对基于基准的批次间控制策略在晶圆径向和方位角方向的全面应用与评估。通过10个连续批次沉积循环验证，工业标准指数加权移动平均算法能驱动晶圆表面所有区域（包括径向和方位角方向）的厚度偏差控制在目标设定值的1%以内。这是首次实现通过批次间控制减少方位角薄膜不均匀性的研究。此外，仅通过调控基板温度（无需设备改造），即可改善优化不足的PECVD几何构型下的薄膜均匀性。
关键词： 薄膜硅太阳能电池、并行计算、多尺度建模、计算流体动力学、批次间控制、薄膜生长
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于室内光能采集的透明薄膜硅太阳能电池，转换效率达36%且无光致降解
摘要： 随着物联网（IoT）的发展，室内光伏技术因其对多个物联网相关领域的潜在益处而备受关注。本研究探讨了透明氢化非晶硅（a-Si:H）太阳能电池在包括室内光采集在内的广泛应用中的使用。在a-Si:H太阳能电池中采用高带隙三层结构，以在室内光照下获得高分流电阻、高短路电流JSC和高开路电压VOC。此外，添加了多种颜色调节层，而对转换效率无明显影响。在白光LED（3,000 lx和0.92 mW cm-2）照射下，透射率为20.44%时获得了36.0%的最大效率。此外，所制备的透明太阳能电池表现出优异的长期性能，在连续200小时室内光照下保持了超过99%的原始效率。这些电池可加速物联网应用中能量采集的进展，并促进集成光伏的构建。
关键词： 非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、透明太阳能电池、室内光伏技术、彩色太阳能电池
更新于2025-09-23 15:21:01
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在AgOx渗流厚度下优化的透明导电氧化物-金属-氧化物电极用于硅基薄膜太阳能电池
摘要： 采用铝掺杂氧化锌（AZO）与超薄银或氧掺杂银（AgOx）金属层制备了高透明高导电的氧化物-金属-氧化物（OMO）电极，用于薄膜硅太阳能电池。研究者在金属层接近渗流厚度值时，考察了金属层的表面形貌及OMO电极的透光率与导电性。渗流金属厚度（即金属层形成连续形态的临界厚度）可用于优化透明OMO电极性能。此外，通过添加氧气可制备性能更优的薄层银基OMO（AgOx OMO）。在约6纳米渗流厚度下，优化后的AgOx OMO电极在500-800纳米波段实现了最高平均透光率（Tavg）93.5%和最低平均光学损耗（OLavg）1.01%，同时保持低电阻特性。这些指标优于渗流银OMO电极（Tavg=87.2%；OLavg=1.01%）?；贠MO结构的背电极，研究者制备了用于建筑光伏窗的透明氢化非晶硅薄膜太阳能电池。渗流OMO结构可获得最佳品质因数（FOM，即Tavg与效率η的乘积），其中AgOx OMO电池（AgOx电池）性能优于银基电池——AgOx电池与银基电池的最佳FOM分别为140.8（Tavg=27.8%；η=5.51%）和104.6（Tavg=18.9%；η=5.54%）。该成果有助于开发高性能透明太阳能电池或光电器件。
关键词： 掺氧银，氧化物/金属/氧化物，透明导电电极，透明太阳能电池，薄膜硅太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用横向与纵向氮化钛等离子体纳米光栅提升薄膜硅太阳能电池性能
摘要： 利用等离子体纳米结构实现薄膜硅太阳能电池的光捕获已引起研究人员的广泛关注。氮化钛（TiN）作为一种新兴材料，其等离子体特性与金相似，同时兼具低成本、低损耗和CMOS工艺兼容性等优势。此外，由于TiN的光学特性受多种制备参数影响，该材料还具有优异的可调谐性。本研究采用横向与纵向TiN纳米光栅阵列作为垂直偏振器，将入射光限制在电池有源层内。通过光学与电学模拟表明，该设计通过激发表面等离子体共振及其引发的光捕获效应，显著提升了薄膜硅太阳能电池的性能。得益于TiN纳米光栅的应用，器件在近红外波段（裸硅层在此波段吸收较弱）实现了宽带吸收增强。所提出的薄膜电池实现了约26.46 mA/cm2的短路电流和12.27%的功率转换效率，证实了该设计对提升薄膜光伏系统性能的有效性。
关键词： 氮化钛（TiN）、光捕获、薄膜硅太阳能电池、等离子体纳米结构
更新于2025-09-11 14:15:04