在户外长期运行中, 不论是晶体硅太阳能电池还是薄膜太阳能电池, 都会受到电势诱导衰减(PID)的影响, 从而导致太阳能电池组件输出功率下降。尽管前人已经开展了许多研究, 但对PID现象的理解及解决方案仍旧不完整。本文主要介绍了晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池的PID现象成因及相关解决办法, 以促进人们对太阳能电池PID现象的深入理解, 以期对太阳能电池的稳定性研究提供指导性意见。

对PEDOT∶PSS(聚(3,4亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))薄膜与Mg、Al和Ag三种金属接触后的I-V特性曲线进行了测试分析，发现Mg和Al与PEDOT∶PSS薄膜接触后呈现高电阻特性，可以起到绝缘隔离层的作用。在此基础上，以PEDOT∶PSS作为空穴传输层，以LiF作为电子传输层，以PEDOT∶PSS与Mg/Al的接触作为隔离层，不采用光刻工艺，设计制备了只需一次掩膜工艺的背接触太阳电池。通过在PEDOT∶PSS上采用热丝氧化升华技术制备MoOx层，通过优化LiF薄膜的厚度，在抛光硅片上初步实现了开路电压最高为592 mV和效率最高为10.13%的背接触太阳电池。采用金属辅助腐蚀制备硅纳米线陷光结构改善前表面陷光效果，得到了开路电压为587 mV，短路电流密度为35.57 mA/cm2，填充因子为69.97%，效率为14.61%的背接触太阳电池。

基于COMSOL软件的光学模块和半导体模块, 从球缺比例、直径、正电极接触面积三个几何设计方面对球硅电池进行了仿真分析; 通过对比反向饱和电流密度和理想因子, 发现球硅半径越小、球缺比例越小、正电极相对接触面积越大, 电池的电学特性越好; 分析了不同直径球硅电池的几何特征与其光电参数之间的关联性, 发现其与传统平面硅太阳电池存在显著差异。研究结果可为制作高效率低成本柔性球硅太阳电池提供理论指导。

随着光伏智能电子产品日益融入到日常生活, 人们不仅对高性能光伏发电设备的需求增加, 同时对智能化、可持续和快速充电/放电能源集成设备的需求也急剧增加, 将能量产生部件和能量存储部件结合成独立设备已经成为一种极具有吸引力和挑战性的前沿技术。原位逐层制备光电转换功能薄膜与储电功能薄膜并组装, 获得光伏储电原位集成电池的技术, 既减少了太阳光波动对能量输出的影响, 又可以实现光伏自供电、弱光缓冲和可穿戴等功能, 因此具有良好的发展前景。本文综述了硅基光伏储电原位集成电池、敏化光伏储电原位集成电池、钙钛矿光伏储电原位集成电池的最新研究成果, 介绍了此类新型电池性能的评价方法, 分析了其工作原理、构造特点和性能参数, 并对此新兴研究领域的发展趋势进行了展望。

正面金属化是制备单晶硅太阳电池中的重要工艺步骤，栅线质量对电池的电学性能起着关键的作用。通过探究不同栅线处理工艺对栅线宽度的影响，发现烧结过程中栅线会向两侧崩塌，从而增加电极的遮光率，结合表征手段对这一过程进行了分析和机理阐释。在对浆料类型、网版开口宽度、网版图案以及烧结峰值温度的研究中，发现浆料中的有机物含量会影响栅线在烧结过程中的稳定性，而合适的网版开口及图案设计能降低遮光面积和栅线高度起伏，从而显著提升电池的电学性能，制得了最高转换效率为22.54%的单晶硅PERC电池。可以预见，通过优选浆料和网版，可以进一步改善单晶PERC电池的电学性能，获得更高的光电转换效率。

本文分析了双层SiNx-SiNx减反射膜和带有氧化层的三层SiNx-SiNx-SiO2减反射膜对多晶硅太阳电池性能的影响。模拟结果表明, 增加了氧化层的三层SiNx-SiNx-SiO2减反射膜多晶硅太阳电池电学输出特性优于双层SiNx-SiNx减反射膜多晶硅太阳电池。实验分析表明, 三层SiNx-SiNx-SiO2减反射膜反射率略 高于双层SiNx-SiNx减反射膜反射率, 增加了氧化层的三层SiNx-SiNx-SiO2减反射膜多晶硅太阳电池具有更好的钝化效果, 使得其光电转化效率有所增加。

对比了具有双层和三层氮化硅减反射膜的单晶硅太阳电池的反射率、内外量子效率、少子寿命及电学特性,模拟了双层和三层氮化硅减反射膜的光学特性,结果表明,三层氮化硅减反射膜具有更好的减反射效果和输出特性。通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在P型单晶硅上分别制作了双层和三层氮化硅减反射膜,对其减反射效果和钝化效果的分析结果表明,与双层氮化硅减反射膜相比,三层氮化硅减反射膜具有较小的反射率和较好的钝化效果。对具有双层和三层氮化硅减反射膜的单晶硅太阳电池的电学测试结果表明,具有三层氮化硅减反射膜的单晶硅太阳电池的转换效率比具有双层氮化硅减反射膜的单晶硅太阳电池的转换效率有所增大。

在考虑折射率色散效应基础上, 以加权平均反射率作为评价函数, 通过智能优化算法对空间硅太阳电池减反射膜进行优化设计, 得到了最佳的膜厚参数, 并与不考虑色散下设计的减反射膜进行了比较。对MgF2/TiO2, SiO2/ TiO2双层减反射膜, 与不考虑色散情形相比, 考虑色散下优化后的最小加权平均反射率分别减小了36.6%和37.6%; 对具有厚度为15 nm的SiO2钝化层的硅太阳电池的MgF2/TiO2, SiO2/ TiO2减反射膜重新优化设计, 与不考虑色散情形相比, 考虑色散下优化后的最小加权平均反射率分别减小了43.9%和33.7%; 对具有不同厚度钝化层的空间硅太阳电池, 在考虑色散下进行了减反射膜的优化设计。结果发现, 随着钝化层厚度的增加, 所得减反射膜的最小加权平均反射率也随之增大, 减反射效果越来越弱。最后, 在考虑与未考虑色散情形下, 将钝化层膜厚也作为反演参量后重新设计。结果表明: 在色散情形下所设计的减反射膜更佳, 对于MgF2/TiO2/SiO2(钝化层)膜系, 最佳膜厚参量为d1(MgF2)=97.6 nm, d2(TiO2)=40.2 nm, d3(SiO2)=4.9 nm; 对于SiO2/TiO2/ SiO2(钝化层), 最佳膜厚参量为d1(SiO2)=85.1 nm, d2(TiO2)=43.4 nm, d3(SiO2)=1.8 nm。