1 东南大学 电子科学与工程学院 信息显示与可视化国际合作实验室，江苏 南京 210096
2 东南大学 仪器科学与工程学院 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，江苏 南京 210096
3 东南大学苏州校区 苏州市金属纳米光电技术重点实验室，江苏 苏州 215123
随着光电器件的研究步入微米/纳米尺度，显微激光诱导电流(LBIC)技术作为一种半导体器件的无损、快速、可成像的表征技术得到迅速发展。显微LBIC技术可表征局域光照激励下器件的光电转换性能，起初被用于检测器件中的不均匀性或缺陷。近年来，将显微LBIC技术与其他显微成像技术相关联，进行器件多物理参量的综合表征，为研究微纳尺度上的材料-结构-器件性能关系提供了有效手段。基于这一表征手段的进步，光伏器件中微观晶体结构与性能的关系研究、全新机理的低维光伏/探测器件研究、以及微纳结构的光伏/探测增强研究等均得到了蓬勃发展。文中综述了显微LBIC技术的研究进展，首先介绍显微LBIC的基本模型及分类，随后聚焦于LBIC与其他多种显微成像的关联表征技术，并探讨该类技术在光伏器件和光电探测器件研究方面的应用。最后展望了显微LBIC及其关联成像技术的未来发展方向。
激光诱导电流 微纳结构 光伏器件 光电探测器件 laser-beam-induced current micro/nano structure photovoltaic device photodetector 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210424
Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
随着光伏产业、平板显示技术的发展, 市场对于透明导电材料的需求量迅速增加。传统的透明导电材料氧化铟锡(ITO)面临着资源不足、脆性大的问题, 无法满足市场需求。铜纳米线透明电极导电性好、成本低、柔性好, 是一种有潜力的新一代透明导电材料。近年来, 铜纳米线的合成及其在透明导电领域的应用引起了研究人员的关注, 并取得显著的进展。本文从铜纳米线的合成方法、合成机理, 铜纳米线透明电极的制备方法及后处理手段, 铜纳米线透明电极在光伏器件、电加热元件、柔性可穿戴器件中的应用等方面的研究进展进行了阐述。并对铜纳米线研究及应用前景进行了展望。
Cu nanowires transparent electrodes controllable synthesis post-treatment photovoltaic devices heaters flexible and wearable devices review 铜纳米线 透明电极 可控合成 后处理 光伏器件 电加热元件 柔性可穿戴 综述
1 中国科学院新疆理化技术研究所，新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学，北京 100049
针对红外探测器在空间应用中受到高能粒子辐照后暗电流退化的问题，开展γ射线对中波碲镉汞(HgCdTe)光伏器件暗电流影响的研究。在室温和77 K温度下，利用60Co-γ射线对HgCdTe器件进行辐照试验，辐照试验结束后对低温辐照器件进行77 K低温退火和室温退火。通过比较γ辐照前后和退火后器件的I-V特性、R-V特性和零偏动态电阻R0参数，分析了γ辐照对HgCdTe器件暗电流的影响机制。试验结果表明：在总剂量为7 Mrad(Si)照条件下，器件暗电流未出现明显的退化；在77 K温度辐照条件下，器件暗电流随着总剂量的增加而增加，且暗电流退化幅度与辐照过程中的偏置有关。研究表明暗电流的退化源于γ辐照在器件中造成电离损伤，导致器件HgCdTe化层中的界面态和空穴陷阱电荷密度增加。
碲镉汞(HgCdTe)光伏器件 红外探测器 辐射效应 γ射线 暗电流 HgCdTe photovoltaic devices IR detector radiation effect γ-ray dark current 红外与激光工程
2019, 48(9): 0916001
为了研究光电对抗形成的窗口玻璃裂纹对光伏器件光电响应的影响, 模拟了对抗激光辐射窗口玻璃一段时间后的温度分布和裂纹分布, 计算出窗口玻璃的透过率, 并求解裂纹光伏器件此后在正常工作时的响应值。分析结果表明: 裂纹形成后, 光伏器件在工作时的开路电压和短路电流较无裂纹时都出现降低, 开路电压下降约9.5 mV, 短路电流下降约15.6 mA, 短路电流下降较为明显。此外, 对于裂纹光伏器件, 若信号光的波长从1 064 nm上升到1 319 nm, 开路电压和短路电流升高, 开路电压上升约7.8 mV, 短路电流上升约8.5 mA, 短路电流上升较为明显。由此可见, 光电对抗形成的裂纹和形成裂纹后信号光的波长变化, 对短路电流的影响大于开路电压。
光电对抗 光伏器件 响应 裂纹 波长 optoelectronic countermeasure photovoltaic devices response crack wavelength
宁波大学 信息科学与工程学院， 浙江 宁波 315211
传统光聚集器热效应明显、结构复杂、成本昂贵。作为替代，荧光太阳集光器具有许多显著优势并能够有效降低太阳能电池的发电成本，因此受到广泛关注。本文通过传统热注入法合成了全无机钙钛矿CsPbBr3量子点，并在此基础上设计了基于CsPbBr3量子点的荧光太阳集光原型器件。通过TEM测试和必要的光学表征，证实本文合成的CsPbBr3量子点具有典型的立方体结构、76.8%的荧光量子产率、512 nm的发光中心波长和22 nm的中心波长半高宽。此外，结合蒙特卡洛智能优化算法，建立了基于CsPbBr3量子点的荧光太阳集光器的理论计算模型，确定了全无机钙钛矿量子点最优掺杂浓度和最佳平均波长集光效率。仿真结果表明，在量子点掺杂浓度为2.1×10-5 mol/L时，最优的集光效率达到5.4%。本文提出的蒙特卡洛光子追踪模拟过程将为未来荧光太阳集光器参数设计提供科学的计算方法。
光致发光 光伏器件 蒙特卡洛模拟 量子点 photoluminescence photovoltaic device Monte Carlo simulation quantum dots
中国科学院上海技术物理研究所中科院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
针对碲镉汞光伏器件的暗电流随着物理面积增大而急剧增加, 研究了子像元结构在降低大面积短波碲镉汞光伏器件暗电流方面的有效性。发现子像元结构在室温下相比常规结构可以有效降低器件的暗电流, 但当温度降到 180 K时, 常规结构器件反而具有最小的暗电流, 经过分析认为是子像元边界处引入的表面漏电所致。如果器件的表面态密度和表面固定电荷过多, 会使得子像元边界在低温下引入表面隧穿电流和表面欧姆电流, 这些与边界有关的表面漏电会成为低温下暗电流的主要成分, 从而使子像元结构失去降低器件暗电流的优势。文章中同时给出了低温下子像元结构可以有效降低器件暗电流的条件, 并针对不同的子像元结构, 提出了漏电体积这一参量来评价不同结构子像元降低器件暗电流的效果。
暗电流 子像元 光伏器件 漏电体积 碲镉汞 dark current sub-pixel photovoltaic detector leakage current bulk HgCdTe
1 南京邮电大学光电工程学院， 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学特种光纤材料制备及应用工程技术研究中心， 江苏 南京 210023
制备ITO/PEDOT∶PSS/PBDTC10BDT∶PC61BM/LiF/Al聚合物薄膜，研究了添加剂OT，DBrO对光敏层PBDTC10DBT∶PC61BM的影响，结果表明，加入微量的添加剂对光活化层的光吸收以及形貌起到积极的作用，添加剂的加入使得光活化层的分子排列更加有序，使各组分能够更好的吸收太阳光，同时光活化层的粗糙度减小，各组分之间的分布更加均匀，OT，DBrO的最佳添加量分别为2.5%和3%。当OT添加量为2.5%时，器件有最高光电转换效率1.93%。研究结果将为微相调节方法提高光伏器件性能提供理论依据和技术支持。
添加剂 光吸收 形貌 光伏器件 性能 additives light absorption morphology photovoltaic devices performance
合肥工业大学 电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230009
以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂, 在乙二醇(EG)中进行溶剂热反应, 成功合成了四方晶系CuInS2花状微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)以及紫外-可见吸收光谱等表征其形貌、结构及成分, 并构建了基于其的底栅型场效应器件(Back-gate FET)。实验结果表明: p型CuInS2微球所需合成温度为200 ℃, 禁带宽度为1.62 eV,电导率约为2 S· cm-1。CuInS2微球有望用于低耗、高效CuInS2基光伏器件的制备。
微球 场效应器件 光伏器件 CuInS2 CuInS2 microspheres field effect transistor (FET) photovoltaic devices
1 深圳大学 a.光电子器件与系统(教育部及广东省)重点实验室
2 b.机电与控制工程学院
3 c.光电工程学院,广东 深圳 518060
制备了结构为CuPc/缓冲层/C60异质结的有机光伏器件，分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层，研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明，增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高，器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39 V分别提高到0.58 V、0.55 V，转换效率从0.36%提高到0.44%，短路电流从1.92 mA/cm2分别降低到1.77 mA/cm2、1.81 mA/cm2，填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大，当缓冲层厚度很小时，器件短路电流密度还有所增加，但随着缓冲层厚度的增加，短路电流密度逐渐减小，当缓冲层厚度为10 nm时，器件短路电流密度减少到0.35 mA/cm2.开路电压随着厚度的增加逐渐增加，从1 nm时的0.43 V增加10 nm时0.63 V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因，为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.
缓冲夹层 异质结 有机光伏器件 Buffer interlayer Heterojunction Organic photovoltaic devices
1 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
2 中国科学技术大学物理学院, 安徽 合肥 230026
3 中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学院能量转换材料重点实验室, 安徽 合肥 230026
荧光集光太阳能光伏器件在平面光波导效应的作用下实现等效聚光，可以减少太阳能电池的用量，有效降低光伏发电的成本。将胶体化学法制备的吸收和发射在近红外波段的单分散球状PbS量子点荧光材料封装于两片光伏超白玻璃间的正己烷溶液中，构成溶液夹层封装的平面光波导，并和效率为17%的单晶硅太阳能电池耦合，制作出了吸收在700~1000 nm，效率约为1.31%的近红外荧光集光太阳能光伏器件。
光学器件 光伏 荧光集光太阳能光伏器件 硫化铅量子点 近红外
