作者单位
摘要
1 泉州师范学院物理与信息工程学院 福建省先进微纳光子技术与器件重点实验室,福建 泉州 362000
2 福州大学 先进制造学院,福建 泉州 362200
3 福建师范大学 光电与信息工程学院,福建 福州 350117
利用一维太阳能电池仿真软件SCAPS对全无机钙钛矿太阳能电池中缺陷对器件性能的影响进行了研究。研究表明,在ITO/SnO2/CsPbI3/CuI/Au电池中,CuI/CsPbI3界面和CsPbI3光活性层缺陷密度对器件的性能具有较大影响。随着缺陷密度增大,器件的开路电压、短路电流、填充因子和光电转化效率均减小,尤其是当缺陷密度大于1015 cm-3后,器件性能显著下降。相反地,CsPbI3/SnO2界面缺陷对器件性能无显著影响。通过优化器件的缺陷密度、光活性层的厚度和受主掺杂浓度,全无机钙钛矿太阳能电池的光电转化效率可以达到20%以上。
钙钛矿太阳能电池 全无机 缺陷 仿真 perovskite solar cell all inorganic defect simulation 
发光学报
2023, 44(11): 2033
作者单位
摘要
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 
人工晶体学报
2023, 52(11): 2076
作者单位
摘要
1 中国计量大学材料与化学学院,杭州 300018
2 河北民族师范学院,承德 067000
3 中国计量大学光学与电子科技学院,杭州 300018
近年来,通过光伏辅助电催化(PV-EC)分解水制备“绿氢”成为实现碳中和目标的关键。然而,普通电解水催化剂不能满足PV-EC系统中较高的太阳能到氢能(STH)转换效率的需求。因此,获取价格低廉、低反应过电势的电催化剂材料极为重要。本文选取具有高价态的过渡金属W作为掺杂源,采用一步电沉积方法制备出NiFeW三元金属磷化物。通过一系列的表征发现,NiFeW磷化物电催化剂表现出优异的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)活性,且作为双功能电催化剂时,在10 mA/cm2电流密度下W掺杂后样品的过电势降低了51 mV。使用NiFeW磷化物作为双功能电催化剂和太阳能电池(a-Si∶H/a-SiGe∶H/a-SiGe∶H)作为驱动源,PV-EC器件实现了超过7%的理论STH转换效率,对推动太阳能分解水制氢装置的实际应用具有重要意义。
电解水制氢 双功能电催化剂 光伏辅助电催化 太阳能电池 过渡金属磷化物 掺杂 electrocatalytic water splitting for hydrogen evol bifunctional electrocatalyst PV-EC solar cell transition metal phosphide doping 
人工晶体学报
2023, 52(8): 1491
李佳宁 1,2,3,4,5,*葛欣 1,2,3,4,5黄子轩 1,2,3,4,5刘振 1,2,3,4,5[ ... ]张晓丹 1,2,3,4,5
作者单位
摘要
1 南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,可再生能源转换与存储中心,太阳能研究中心,天津 300350
2 天津市光电薄膜器件与技术重点实验室,天津 300350
3 物质绿色创造和制造海河实验室,天津 300192
4 教育部薄膜光电技术工程研究中心,天津 300350
5 化学科学与工程协同创新中心(天津),天津 300072
氧化镍作为高效钙钛矿太阳电池中常用无机空穴传输层材料,具有良好的光学透过性及化学稳定性,并且还可以通过磁控溅射等方法进行大面积制备,且成本低廉。然而相比于有机空穴传输材料,氧化镍和钙钛矿界面处的能级失配、缺陷及不良化学反应等限制了基于氧化镍空穴传输层的宽带隙钙钛矿太阳电池的性能。为解决这一问题,本文提出了采用(2-(9H-咔唑-9-基)乙基)膦酸((2-(9H-carbazol-9-yl) ethylphosphonic acid, 2PACz)自组装层作为氧化镍/宽带隙钙钛矿界面修饰材料。该分子可以有效钝化氧化镍表面缺陷、调节上层钙钛矿的成膜及促进界面电荷传输,最终宽带隙钙钛矿太阳电池的光电转换效率由16.18%提升至18.42%。本工作为氧化镍空穴传输层在宽带隙钙钛矿太阳电池中的应用提供了一种可借鉴的策略。
宽带隙钙钛矿太阳电池 空穴传输层 氧化镍 自组装层 磁控溅射 刮涂法 wide-bandgap perovskite solar cell hole transport layer nickel oxide self-assembled layer magnetron sputtering blade-coating method 
人工晶体学报
2023, 52(8): 1458
作者单位
摘要
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 
人工晶体学报
2023, 52(10): 1773
Author Affiliations
Abstract
Energy harvesting plays a crucial role in modern society. In the past years, solar energy, owing to its renewable, green, and infinite attributes, has attracted increasing attention across a broad range of applications from small-scale wearable electronics to large-scale energy powering. However, the utility of solar cells in providing a stable power supply for various electrical appliances in practical applications is restricted by weather conditions. To address this issue, researchers have made many efforts to integrate solar cells with other types of energy harvesters, thus developing hybrid energy harvesters (HEHs), which can harvest energy from the ambient environment via different working mechanisms. In this review, four categories of energy harvesters including solar cells, triboelectric nanogenerators (TENGs), piezoelectric nanogenerators (PENGs), and thermoelectric generators (TEGs) are introduced. In addition, we systematically summarize the recent progress in solar cell-based hybrid energy harvesters (SCHEHs) with a focus on their structure designs and the corresponding applications. Three hybridization designs through unique combinations of TENG, PENG, and TEG with solar cells are elaborated in detail. Finally, the main challenges and perspectives for the future development of SCHEHs are discussed.
solar cell hybrid energy harvesters triboelectric nanogenerators piezoelectric nanogenerators thermoelectric generators 
Opto-Electronic Science
2023, 2(6): 230011
田海莹 1,*蔡媛 1贾蕊琪 1王婕 1[ ... ]殷政 1
作者单位
摘要
1 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西省轻化工助剂化学与技术协同创新中心,陕西科技大学化学与化工学院,西安 710021
2 西安蓝桥新能源科技有限公司,西安 712000
高效、绿色、稳定、经济的新类别制绒分子及相应助剂配方是获得超低反射率陷光结构,提升单晶硅太阳能电池光电转换效率的关键内容之一。本工作提出多苯环骨架强化单晶硅表界面结合,磺酸基、羟基、烷氧基等官能团调控出绒点形成的思路,合理筛选并对比研究了2,6-萘二磺酸钠、2-羟基-7-萘磺酸钠,十二烷基二苯醚磺酸钠以及木质素磺酸钠的绒面催化效应,发现大分子尺寸、更为分散的苯环骨架排布、柔性分子结构、丰富的羟基、烷氧基等结构特征有利于芳香环磺酸盐在单晶硅表面形成连续、均匀、密集金字塔结构。基于制绒剂结构、浓度、时间、温度等反应参数的系统对比实验,筛选出木质素磺酸钠作为优良出绒试剂,可在0.000 6%~0.06%的低浓度条件下,获得15.84~26.94%的平均反射率。引入表面活性剂和绒面调节剂,通过系统正交实验,获得了“0.015%木质素磺酸钠+1.1%十二烷基苯磺酸钠+2.0%的2-羟基-β-环糊精”新型绿色、低浓度、高稳定制绒助剂配方,在NaOH浓度0.65%、反应温度75~85 ℃、制绒时间420 s的类产线条件下,获得基底尺寸1.7~1.9 μm、均匀、规则、密集的金字塔结构以及低至9.89%的绒面平均反射率。本项研究为基于芳香环磺酸盐开发绿色高效新型实用化单晶硅表面织构化添加剂提供了良好例证。
单晶硅 太阳能电池 制绒 反射率 monocrystalline silicon solar cell surface texturing reflectivity 
硅酸盐学报
2023, 51(7): 1827
Yuheng Zeng 1,2,3,*†Zetao Ding 1,2,3†Zunke Liu 1,2,3Wei Liu 1,3[ ... ]Jichun Ye 1,2,3,***
Author Affiliations
Abstract
1 Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315201, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Zhejiang Engineering Research Center for Energy Optoelectronic Materials and Devices, Ningbo Institute of Materials Technology & Engineering, CAS, Ningbo 315201, China
4 Zhejiang Energy Group R & D, Hangzhou 310003, China
In this work, we developed a simple and direct circuit model with a dual two-diode model that can be solved by a SPICE numerical simulation to comprehensively describe the monolithic perovskite/crystalline silicon (PVS/c-Si) tandem solar cells. We are able to reveal the effects of different efficiency-loss mechanisms based on the illuminated current density-voltage (J-V), semi-log dark J-V, and local ideality factor (m-V) curves. The effects of the individual efficiency-loss mechanism on the tandem cell’s efficiency are discussed, including the exp(V/VT) and exp(V/2VT) recombination, the whole cell’s and subcell’s shunts, and the Ohmic-contact or Schottky-contact of the intermediate junction. We can also fit a practical J-V curve and find a specific group of parameters by the trial-and-error method. Although the fitted parameters are not a unique solution, they are valuable clues for identifying the efficiency loss with the aid of the cell’s structure and experimental processes. This method can also serve as an open platform for analyzing other tandem solar cells by substituting the corresponding circuit models. In summary, we developed a simple and effective methodology to diagnose the efficiency-loss source of a monolithic PVS/c-Si tandem cell, which is helpful to researchers who wish to adopt the proper approaches to improve their solar cells.
monolithic perovskite/silicon tandem solar cell efficiency-loss analysis dual two-diode model SPICE numerical simulation 
Journal of Semiconductors
2023, 44(8): 082702
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
2 Mechanical and Electrical Engineering College, Hainan University, Haikou 570228, China
Antimony selenide (Sb2Se3) is an emerging solar cell material. Here, we demonstrate that an organic small molecule of 4, 4', 4''-tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine (TCTA) can efficiently passivate the anode interface of the Sb2Se3 solar cell. We fabricated the device by the vacuum thermal evaporation, and took ITO/TCTA (3.0 nm)/Sb2Se3 (50 nm)/C60 (5.0 nm)/Alq3 (3.0 nm)/Al as the device architecture, where Alq3 is the tris(8-hydroxyquinolinato) aluminum. By introducing a TCTA layer, the open-circuit voltage is raised from 0.36 to 0.42 V, and the power conversion efficiency is significantly improved from 3.2% to 4.3%. The TCTA layer not only inhibits the chemical reaction between the ITO and Sb2Se3 during the annealing process but it also blocks the electron diffusion from Sb2Se3 to ITO anode. The enhanced performance is mainly attributed to the suppression of the charge recombination at the anode interface.
Sb2Se3 thin-film solar cell passivation 
Journal of Semiconductors
2023, 44(8): 082701
夏喜旺 1,2,*杜涵 3,**张科科 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院微小卫星创新研究院,上海 201203
2 中国科学院大学,北京 100049
3 上海宇航系统工程研究所,上海 210019
太阳电池片可用作粗太阳敏感器(粗太敏),多个等规格粗太敏相互配合可实现太阳矢量的全天域获取;粗太敏的在轨性能决定了其获得太阳矢量的精度。本文基于TZ-1(天智一号)卫星长时间跨度的大量在轨数据,以差分式太阳敏感器确定的太阳矢量为基准,分析粗太敏所确定太阳矢量的角度偏差;对粗太敏输出进行反演,分析其安装偏差及性能衰减情况;并综合多片粗太敏输出,对三结砷化镓太阳电池片对应的凯利余弦曲线进行拟合。分析结果表明,粗太敏安装偏差较小,其所确定的太阳矢量偏差小于5°,性能衰减速率约为0.0621 V/a,可实现一定精度范围内太阳矢量的全天域获取。
光电子学 粗太阳敏感器 太阳电池片 凯利余弦曲线 最小二乘数据拟合 optoelectronics coarse sun sensor solar cell Kelly cosine curve least-square-based data fitting 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1725001

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