1 渤海大学物理科学与技术学院, 锦州 121013
2 渤海大学化学与材料工程学院, 锦州 121013
用SCAPS构建了铜锑硫薄膜太阳电池模型, 计算了器件的性能。分别研究了吸收层厚度、载流子浓度、缺陷密度和背电极功函数对器件性能的影响。结果表明, 过薄的吸收层对绿光和红光吸收不充分, 1.5~3 μm厚的吸收层能满足光谱吸收要求。当受主浓度为2×1018 cm-3时, 器件光电转换效率最高。缺陷密度大于10-14 cm-3时, 器件的光电转换效率急剧降低。贫铜富硫气氛制备铜锑硫可以提高受主浓度, 减小开路电压亏损, 也可以抑制硫空位缺陷形成, 从而提高器件的光电转换效率。功函数较高的材料能降低背电极势垒, 减少载流子在背电极复合。材料参数优化后, 器件的光电转换效率最高为21.74%。
铜锑硫 薄膜太阳电池 开路电压亏损 缺陷密度 背电极 CuSbS2 thin film solar cell SCAPS SCAPS open circuit voltage deficit defect density back contact
青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司，西安710000
本文对TOPCon电池发射结的叠层钝化膜进行了研究，对比了3种不同叠层钝化膜(SiO2/SiNx、Al2O3(1.5 nm)/SiNx、SiO2/Al2O3(1.5 nm)/SiNx)的钝化性能。结果表明：Al2O3(1.5 nm)/SiNx的钝化性能优于SiO2/SiNx，SiO2/Al2O3(1.5 nm)/SiNx的钝化水平最佳，隐开路电压均值可达到705 mV。基于Al2O3/SiNx叠层膜研究了Al2O3厚度(1.5 nm、3 nm和5 nm)对钝化性能和电池转换效率的影响。当Al2O3厚度由1.5 nm增加到3 nm时，钝化性能得到明显提升，隐开路电压均值提高了20 mV，达到707 mV，对应电池的光电转换效率升高了0.23个百分点，与SiO2/Al2O3(1.5 nm)/SiNx叠层膜电池的转换效率持平。然而，当Al2O3厚度继续增加至5 nm时，隐开路电压均值保持不变。因此可以使用Al2O3(3 nm)/SiNx叠层膜代替SiO2/Al2O3(1.5 nm)/SiNx叠层膜，不仅简化了电池的工艺步骤，而且降低了生产成本。
TOPCon电池 表面钝化 三氧化二铝 Al2O3/SiNx叠层钝化膜 钝化性能 隐开路电压 TOPCon solar cell surface passivation aluminum oxide Al2O3/SiNx stacked passivation film passivation performance implied open circuit voltage
1 特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学)，哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学分析测试中心，哈尔滨 150001
3 微系统与微结构制造教育部重点实验室(哈尔滨工业大学)，哈尔滨 150001
微机电系统、深空、深海探测任务等对于长效、便携电源提出了更高的要求。同位素电池由于其能量密度高、功率输出稳定，可以在高低温、无太阳光照等极端环境下持续不断地为月球车、海底探测器等提供能量。作为同位素电池中的主要类型，辐射伏特效应同位素电池由于其理论能量转换效率高、易于微型化被广泛研究，并已经成功应用于心脏起搏器。宽禁带的半导体换能结器件制作的同位素电池能够获得更高的能量转换效率。宽禁带半导体中的代表金刚石具有5.5 eV的禁带宽度与耐辐射的特性，使其成为制作辐射伏特效应同位素电池换能结器件的最佳选择。随着化学气相沉积技术的发展，金刚石晶体的外延技术突飞猛进，为金刚石半导体器件的发展打下了材料基础。本文对比了常见的同位素电池换能结用半导体材料和辐射源材料的特性，介绍了辐射伏特效应的基本原理，接着对辐射伏特效应同位素电池的关键参数进行了分析，并汇总了有关金刚石辐射伏特效应同位素电池研究的文献，通过各个参数，如开路电压、转换效率等的对比，指出了目前金刚石同位素电池发展的状态与存在的问题。通过分析金刚石与其他n型半导体材料组成的异质pn结目前的性能与应用情况，给出了基于金刚石异质pn结的高性能同位素电池的结构设计，并进行了总结与展望。
同位素电池 辐射伏特效应 金刚石 肖特基器件 开路电压 半导体换能结 转换效率 isotope battery radio-voltaic effect diamond Schottky diode open circuit voltage semiconductor material for energy converter conversion efficiency
河北大学电子信息工程学院，河北 保定 071002
为了便于气体放电等离子体的起燃，驱动恒流源需要较高的开路电压，同时因气体放电具有负阻效应，起燃后维持放电所需的电压远小于起燃电压，起燃后富余的电压会造成恒流源具有较大功耗。鉴于此，提出一种降低气体辉光放电驱动用恒流源功耗电路方案，给出电路原理图并详细分析其工作原理。本方案使用开路电压略高于气体放电维持电压的恒流源来降低功耗，使用高压脉冲压电陶瓷来保证气体放电可靠起燃，恒流源与高压脉冲电路由高压硅堆隔离后并联工作。实验结果表明，当电路工作正常时，可降低约为50%的功耗。在直流辉光放电实验平台上对镀锌板进行样品精密度的实验测试，发现Cu、Si和Mo等元素含量（谱线强度）的相对标准偏差（RSD）均优于2%。
表面光学 高压脉冲压电陶瓷 开路电压 功耗 负阻效应 高压硅堆 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1924001
1 中国科学院上海技术物理研究所，红外物理国家重点实验室，上海 200083
2 上海空间电源研究所，空间电源技术国家重点实验室，上海 200245
3 中国科学院大学，北京 100049
现有1.0 eV/0.75 eV InGaAsP/InGaAs双结太阳电池的开路电压小于各子电池的开路电压之和，鲜有研究探索开路电压损耗的来源以及如何抑制。通过研究发现，InGaAs底电池背场/基区界面处的少数载流子输运的主要机制是热离子发射，而不是缺陷诱导复合。SIMS测试表明，采用InP或InAlAs背场均不能有效抑制Zn掺杂剂的扩散。此外，由于生长过程中持续的高温热处理，III-V族主元素在界面处发生了热扩散。为了抑制上述现象，提出了一种新型InP/InAlAs超晶格背场，并应用到InGaAs底电池中。制备得到的双结太阳电池在维持短路电流密度不变的情况下，开路电压提升到997.5 mV，与传统采用InP背场的双结太阳电池相比，开路电压损耗降低了30 mV。该研究成果对提升四结太阳电池的整体开路电压有重要意义。
背场 InGaAsP/InGaAs双结电池 开路电压 超晶格 Back-surface field InGaAsP/InGaAs dual-junction open-circuit voltage superlattice 红外与激光工程
2021, 50(3): 20200224
1 北京交通大学 1. 理学院
2 2. 光电子研究所, 北京 100044
有机无机杂化钙钛矿已被证明是优良的光吸收材料, 可用于高效率光伏领域。增大钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和对晶界缺陷的钝化是提高太阳电池性能的重要途径。文章报道了一种简单的缺陷钝化技术, 将有机卤化物盐BAI引入钙钛矿的混合阳离子中, 以起到增大晶粒和钝化缺陷的作用, 使钙钛矿太阳电池的光电转换效率从19.46%提升至21.56%。这种效率的提升是在不损失短路电流和填充因子的情况下, 开路电压从1.04V提高到1.11V的结果。这种提升钙钛矿型太阳电池开路电压的方法, 为进一步提高钙钛矿型太阳电池的光电性能提供了新的途径。
钙钛矿太阳电池 开路电压 高效率 perovskite solar cells BAI BAI open-circuit voltage high efficiency
呼和浩特民族学院环境工程系， 内蒙古 呼和浩特 010051
在正面光照和背面光照两种条件下，利用半导体器件仿真软件分析了单元电池宽度对产业化P型双面单晶硅太阳电池电学性能的影响。为进一步提高双面太阳电池光电转换效率，对单元电池宽度进行了优化。仿真结果表明，在正、背面光照条件下，随着单元电池宽度的增大，双面电池短路电流密度均增大；当单元电池宽度较小时，正、背面短路电流密度增大较迅速。随着单元电池宽度的增大，正、背面开路电压均增大，而正、背面填充因子先增大后减小。当正、背面入射光强一定时，存在最优的单元电池宽度，使得双面太阳电池转换效率达到最大值。随着单元电池宽度的增大，正面和背面光电转换效率均先增大后减小，但正、背面光照条件下的最优单元宽度不同。当单元电池宽度一定时，存在最优的正、背面栅电极间距。
薄膜 双面太阳电池 单元宽度 短路电流密度 开路电压 填充因子 转换效率 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 113101
华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074
用波长为532 nm的调Q倍频激光器作为光源，对非晶硅太阳能电池板进行高速激光划线实验。通过原子力显微镜对不同激光扫描速度下划线蚀刻深度、热影响区尺寸、切口倾角以及线能量密度等进行测量，分析了划线效果对电池效率的影响。结果表明，当扫描速度为0.3 m/s时，划线效果较理想。
激光技术 激光划线 非晶硅太阳能电池 划线表面微观形貌 开路电压 填充因子
