异质结太阳能电池综述

《异质结太阳能电池综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、异质结太阳能电池研究现状一、引言：进入21世纪，传统的化石能源正面临枯竭，人们越来越认识到寻求可再生能源的迫切性。据《中国新能源与可再生能源发展规划1999白皮书统计，传统化石能源随着人们的不断开发已经趋于枯竭的边缘，各种能源都只能用很短的时间，石油：42年，天然气：67年，煤：200年。而且，由于大量过度使用这些能源所造成的环境污染问题也日益严重，每年排放的二氧化碳达210万吨，并呈上升趋势，二氧化碳的过度排放是造成全球气候变暖的罪魁祸首；空气中大量二氧化碳、粉尘含量已严重影响人们的身体健康和人类赖以生存的自然环境。

2、正是因为这些问题的存在，人们需要一种储量丰富的洁净能源来代替石油等传统化石能源。而太阳能作为一种可再生能源正符合这一要求。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，若把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量就可达5.6×1012千瓦小时。而我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1700亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的前景非常广阔。在太阳能的有效利用中,太阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域,是其中最受瞩目的项目之一。太阳能电池的研制和开发日益得到重视。本文简要地综述了各种异质结太阳能电池

3、的种类及其国内外的研究现状。二、国外异质结太阳能电池1、TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池2005年5月份，KohshinTakahashi等发表了TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池，电池结构如图1。图1ITO/PEDOT:PSS/CuPc/PTCBI/Al结构太阳能电池简图图2TCO/TiO2/P3HT/Au电池结构示意图同时采用了卟啉作为敏化剂吸收光子，产生的电子注入到TiO2的导带，有效地增加了短路电流。测得的短路电流JSC=1.11mA/c

4、m2,开路电压VOC=0.50V，填充因子FF=48%，能量转化效率PCE=0.26%。2、PCBM/phthalocyanine(CuPc)异质结太阳能电池2006年，美国加州大学洛杉矶分校的Chih-weiChu等人用PCBM与phthalocyanine(CuPc)制成聚合物与有机小分子异质结太阳能电池，拓展了对光谱范围的吸收，并通过平衡施主和受主的载流子传输，使效率由0.74%提高到1.18%。其器件结构如图3所示：图3（a）器件结构图（b）器件能带简图3、poly(3-hexylthiophene)(P3HT

5、)/[[6,6]-phenyl-C71-butyricacidmethylester(PCBM)/TiO2体异质结太阳能电池2007年，美国宾夕法尼亚大学的研究人员用poly(3-hexylthiophene)(P3HT)和[[6,6]-phenyl-C71-butyricacidmethylester(PCBM)以及TiO2制作了体异质结太阳能电池[9]，其开路电压为641mV,短路电流达到12.4mA/cm2。图4为其器件结构图。图4器件结构图二、国内异质结太阳能电池1、P3HT/TiO2异质结太阳能电池吉林大学课

6、题组对P3HT/TiO2异质结太阳能电池材料及器件进行了研究。器件结构图如图5所示。能级结构如图6所示。图5P3HT/TiO2异质结太阳能电池器件结构图图6器件能级结构图用Keithley，SMU2601测得在AM1.5G光照下，该异质结太阳能电池开路电压达到0.75V，短路电流0.8mA,效率为0.24%。对其吸收光谱进行了表征，发现在500-600nm波段有强吸收。2、高效率n-nc-Si∶H/p-c-Si异质结太阳能电池中科院物理科学院采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲

7、层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池。电池制备采用HWCVD技术,钽丝(Ta)作为热丝,本征层和掺杂层在同一腔体制备,衬底是p型CZ晶体硅,

8、电阻率为3～5Ω·cm,c-Si背面电极为Al背场接触,薄膜沉积前分别用HF溶液和原子氢处理晶体硅表面。发射极薄膜沉积参数为:热丝温度Tf=1800℃,沉积气压Pg=2Pa,衬底温度Ts=250℃,氢稀释度SH=H2/(H2+SiH4+PH3)=90%,掺杂浓度比R=PH3/SiH4=015%～2%.本征缓冲层沉积参数为:Tf=1