1 之江实验室，浙江 杭州 311121
2 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
3 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
采用真空高温固相反应烧结技术制备了Ce∶Y3Al5O12（掺杂原子数分数为0.2%）与Al2O3复合相荧光陶瓷（简称Ce∶YAG-Al2O3），采用蓝光发光二极管（LED）芯片，以透射模式激发，系统研究了退火处理对荧光陶瓷发光性能的影响以及不同厚度与不同表面粗糙度的荧光陶瓷的发光性能的变化规律。结果表明，退火处理可明显改善荧光陶瓷的发光性能，且在相同激发条件下，随着荧光陶瓷厚度的增加，透射蓝光与荧光陶瓷所发出的黄绿荧光的强度比下降，色温降低，发光效率升高。陶瓷表面粗糙度的增加可明显提高荧光陶瓷的发光效率。对于同一荧光陶瓷样品，蓝光入射面的粗糙度小，光出射面的粗糙度大，有利于降低荧光陶瓷的色温，提高其发光效率。
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室, 合肥 230009
近年来, 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池以其优异的性能和低廉的制造成本受到了广泛关注。然而, 其含有铅元素的毒性以及稳定性阻碍了进一步商业化应用。双钙钛矿材料Cs2AgBiBr6具有稳定性优异、毒性低、载流子寿命长和载流子有效质量小的优势, 是一种颇具潜力的光伏材料, 已被应用于太阳能电池并展现出良好的性能。但是Cs2AgBiBr6钙钛矿太阳能电池的光电转换效率还无法与有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池相媲美, 发展仍面临诸多挑战。本文首先介绍了Cs2AgBiBr6的晶体结构及容忍因子等结构参数; 然后介绍了溶液法、反溶剂辅助成膜法、气相法、真空辅助成膜法以及喷涂法等薄膜制备工艺的进展, 评述了各种薄膜制备工艺的优缺点; 接着从元素掺杂、添加剂工程及界面工程(界面能级匹配和界面缺陷钝化)三方面介绍了Cs2AgBiBr6钙钛矿太阳能电池的性能优化策略, 结合近年来的研究进展进行了评述; 最后指出Cs2AgBiBr6钙钛矿太阳能电池面临的挑战, 并从前驱体溶剂工程、带隙工程以及器件降解机理三方面展望了未来研究方向。
Cs2AgBiBr6 太阳能电池 光电转换效率 双钙钛矿 综述 Cs2AgBiBr6 solar cell power conversion efficiency double perovskites review
兴义民族师范学院物理与工程技术学院,兴义 562400
Sn基钙钛矿材料因其无毒、较宽带隙和热稳定性成为太阳能电池研究领域的热点。本文利用SCAPS-1D软件构建了结构为FTO/TiO2/CH3NH3SnI3/Spiro-OMeTAD/Ag钙钛矿太阳能电池并对其相关性能进行了数值计算。研究了钙钛矿光吸收层厚度、空穴传输层厚度、空穴传输层和钙钛矿光吸收层间面缺陷,以及工作温度对器件性能的影响, 然后对器件性能进行优化。经优化后, 钙钛矿太阳能电池的光电转换效率为30.955%。通过理论分析进一步为提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提供了新的思路。
钙钛矿太阳能电池 吸收层 界面层缺陷密度 光电转换效率 数值模拟 perovskite solar cell absorption layer interfacial defect density photoelectric conversion efficiency numerical simulation CH3NH3SnI3 CH3NH3SnI3
云南师范大学, 云南省农村能源工程重点实验室, 昆明 650500
本文采用溶液法制备铜锌锡硒(Cu2ZnSnSe4, CZTSe)薄膜。通过在溶液中加入少量的锗(Ge), 探究Ge的引入对CZTSe薄膜及其器件性能的影响。为了对比分析, 分别制备了不含Ge的CZTSe和含少量Ge的铜锌锡锗硒［Cu2Zn(Sn, Ge)Se4, CZTGSe］两组薄膜及其薄膜太阳电池。分别利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼(Raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔(Hall)测试、电流-电压(J-V)曲线和外量子效率(EQE)测试等手段对吸收层薄膜的晶体结构、相的纯度、表面形貌、载流子浓度, 以及完整器件的电学性能进行表征和分析。结果表明, 在CZTSe薄膜中引入少量Ge可以与Se形成液体流动剂, 提升吸收层薄膜结晶度, 改善晶体质量, 减少晶界数量, 降低光生载流子在晶界处的复合, 提高载流子寿命。此外, Ge对Sn的部分取代可以降低与Sn有关的缺陷态密度, 增加带隙, 提高开路电压, 同时改善串联电阻和并联电阻, 提高填充因子。最终获得了开路电压为513.2 mV、短路电流为27.47 mA/cm2、填充因子为62.68%、光电转换效率为8.83%的CZTGSe薄膜太阳电池。
铜锌锡硒薄膜 薄膜太阳电池 溶液法 硒化处理 光电转换效率 Cu2ZnSnSe4 thin film thin film solar cell Ge Ge solution method selenization photoelectric conversion efficiency
1 北方民族大学材料科学与工程学院，宁夏硅靶及硅碳负极材料工程技术研究中心，银川 750021
2 银川艾尼工业科技开发股份有限公司，银川 750299
3 青岛睿海兴业管理咨询服务有限公司，青岛 266041
作为新一代低成本、高效率的光伏器件，以有机卤化铅CH3NH3PbX3(MAPbX3，X=Br、I、Cl)为光吸收层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)相比于其他类型的光伏器件，具有原料丰富、工艺简单等特点。在较短的时间内，该类电池效率已由3.8%迅速攀升至25.7%，几乎可以媲美商用硅太阳能电池，成为能源应用领域的一颗新星。氧化锌(ZnO)因其具有材料易于加工、电子迁移率高、制造成本低廉且形貌结构多样等优点，被作为该类电池较为重要的一种电子传输层(ETL)而被广为研究。本文主要以不同结构的ZnO纳米薄膜ETL作为研究对象，对其在PSCs中的应用进行了总结，详细介绍了基于不同形貌ZnO纳米结构PSCs的研究进展，分析了该类电池面临的主要问题与解决处理方式，并对未来的发展趋势进行了展望。
钙钛矿太阳能电池 电子传输层 纳米结构 光电转换效率 perovskite solar cell ZnO ZnO electron transport layer nano structure CH3NH3PbX3 CH3NH3PbX3 photoelectric conversion efficiency
1 上海健康医学院上海市分子影像学重点实验室，上海 201318
2 上海健康医学院医学影像学院，上海 201318
3 海军军医大学第一附属医院，上海 200433
4 上海交通大学医学院附属瑞金医院核医学科，上海 200020
核医学成像设备中的探测器是整个设备的核心部件。基于闪烁体探测器的核医学成像设备存在光电转换效率低和能量分辨率差等关键问题，短期内难以有效解决。而近年来碲锌镉半导体探测器的发展使得核医学成像设备在能量分辨率和空间分辨率等方面取得了很大的提高。本文以单光子发射计算机断层成像(SPECT)技术为例，首先介绍了核医学成像原理及设备组成，然后从碲锌镉探测器的工作原理及基本结构出发，综述了碲锌镉探测器的新技术及其在临床核医学的应用，最后结合核医学领域应用的需求展望了碲锌镉探测器的研究重点和技术发展趋势。
碲锌镉 探测器 核医学 单光子发射计算机断层成像 能量分辨率 光电转换效率 cadmium zinc telluride detector nuclear medicine SPECT energy resolution photoelectric conversion efficiency
1 云南师范大学云南省农村能源工程重点实验室, 昆明 650500
2 云南师范大学云南省光电信息技术重点实验室, 昆明 650500
晶体质量是决定铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4, CZTSSe)吸收层薄膜吸收效率的关键, 旋涂是溶液法制备CZTSSe吸收层的第一步, 因此旋涂方式的选择至关重要。为了探究不同旋涂方式对CZTSSe吸收层薄膜质量和相应器件性能的影响, 分别采用三组不同的旋涂方式制备铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4, CZTS)前驱体薄膜及CZTSSe吸收层薄膜, 并利用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微拉曼光谱仪(Raman)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了不同旋涂方式对所制备的CZTSSe吸收层薄膜晶体结构、元素成分、相纯度、表面形貌的影响。同时, 采用电流密度-电压(J-V)测试和外量子效率(EQE)测试对CZTSSe吸收层薄膜太阳电池的光电特性进行了表征。结果表明: 旋涂7周期, 且第一周期烘烤之前旋涂2次的效果最好, 所制备的CZTS前驱体薄膜均匀, 无裂纹, CZTSSe吸收层薄膜结晶度更高, 薄膜表面更平整致密, 晶粒大小更均匀, 实现了9.63%的光电转换效率。通过对采用不同旋涂方式制备的器件的性能参数进行统计分析, 得出新的旋涂方式可以提高CZTSSe薄膜太阳电池的可重复性, 为将来可能的大规模商业化应用做铺垫。
薄膜太阳电池 旋涂方式 光电转换效率 溶液法 硒化处理 Cu2ZnSn(S,Se)4 Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film solar cell spin coating mode photoelectric conversion efficiency solution method selenization
1 青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司, 西宁 810000
2 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 710010
为提升n型叉指背接触(IBC)太阳电池的光电转换效率, 采用丝网印刷硼浆和高温扩散的方式形成选择性发射极结构, 研究了硼扩散和硼浆印刷工艺对电池发射极钝化性能和接触性能的影响。实验结果表明, 在硼扩散沉积时间和退火时间一定的条件下, 硼扩散通源(BBr3)流量为100 mL/min, 沉积温度为830 ℃, 退火温度为920 ℃时, 发射极轻掺杂(p+)区域的隐开路电压达到710 mV, 暗饱和电流密度为12.2 fA/cm2。发射极局部印刷硼浆湿重为220 mg时, 经过高温硼扩散退火, 重掺杂(p++)区域的隐开路电压保持在683 mV左右, 该区域方块电阻仅46 Ω/□, 金属接触电阻为2.3 mΩ·cm2. 采用该工艺方案制备的IBC电池最高光电转换效率达到24.40%, 平均光电转换效率达到24.32%, 相比现有IBC电池转换效率提升了0.28个百分点。
IBC太阳电池 选择性发射极 硼浆 丝网印刷 硼扩散 光电转换效率 IBC solar cell selective emitter boron paste screen print boron diffusion photoelectric conversion efficiency
1 中国建材国际工程集团有限公司，上海 200063
2 玻璃新材料创新中心(安徽)有限公司，安徽 蚌埠 233000
3 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司，安徽 蚌埠 233000
碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池凭借制备成本低、温度系数低和弱光性能优异等优势已成为目前最具潜力的薄膜太阳电池之一，且已进入产业化快速发展阶段。尤其在光伏建筑一体化领域，显示出良好的发展趋势。就近年来CdTe薄膜太阳电池基础研究和产业化技术所取得重大突破进展及产业化现状进行了概述，系统介绍了CdTe薄膜太阳电池的基本结构和工作原理，总结了近几年来国内外科研机构对各功能层的研究内容及最新进展，最后展望了CdTe电池的发展趋势和应用前景。
碲化镉 薄膜太阳电池 光电转换效率 cadmium telluride thin-film solar cells energy conversion efficiency
