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钙钛矿太阳能电池的陷光效应研究

钙钛矿太阳能电池的陷光效应研究

新型亚波长陷光结构HgCdTe红外探测器研究进展

第五届新型太阳能电池学术研讨会

作者：李建峰郝会颖程飞宇郝佳宾张海玉石磊董敬敬邢杰吴坚赵栩楠中国地质大学(北京)数理学院

发展陷光技术是提高光伏器件输出性能的重要途径之一。有效的陷光设计可以实现"电学薄"、"光学厚"的效果。在钙钛矿太阳能电池中,吸收层厚度不宜过厚,一方面是由于吸收层厚度必须小于材料的扩散长度,另一方面厚度的增大,载流子的复合也... 详细信息

发展陷光技术是提高光伏器件输出性能的重要途径之一。有效的陷光设计可以实现"电学薄"、"光学厚"的效果。在钙钛矿太阳能电池中,吸收层厚度不宜过厚,一方面是由于吸收层厚度必须小于材料的扩散长度,另一方面厚度的增大,载流子的复合也会随之增加。然而厚度的减少势必会影响光吸收,因此如何解决电学损失与光学损失的矛盾是钙钛矿电池所面临的挑战之一。陷光技术无疑为解决这一问题提供了思路。本文基于近年来硅薄膜太阳能电池的方法,从制备钙钛矿太阳能电池的衬底角度出发,在商用的氟掺杂氧化锡(FTO)基础上采用不同电流强度的激光刻蚀,得到五种不同织构的FTO衬底来实现在钙钛矿太阳能电池中的陷光效应。图1为五种FTO衬底的AFM图谱,可以看出经过激光刻蚀后的b-FTO(4.8W)的表面粗糙度最大,并且随着刻蚀电流强度的增加粗糙度随之降低。SEM测试结果表明在五种FTO衬底上制备的钙钛矿薄膜中,b-FTO上制备的薄膜具有最大的晶粒尺寸。图2为在未处理a-FTO和激光处理后的b-FTO上的制备的TiO/CHNHPbI薄膜的吸收光谱,可以看出与a-FTO衬底相比,在b-FTO衬底上制备的TiO/CHNHPbI在600nm-900nm范围内的吸光度有明显的提高。在此基础上获得的FTO/TiO/CH3NH3PbI3/Spiro-OMetad/Ag结构的太阳能电池的短路电流由22.88mA/cm提高到23.97mA/cm,光电转换效率由10.02%到11.34%。

关键词：陷光效应光吸收 FTO

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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红外与毫米波学报 2016年第1期35卷 25-36,51页

作者：胡伟达梁健越方禹陈效双陆卫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 华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室上海200241

综述了近几年来亚波长陷光结构Hg Cd Te红外探测器研究进展.系统介绍了一种结合有限元方法与时域有限差分方法对红外探测器的"光""电"特性进行联合模拟和设计方法,以及基于这种新的数值模拟方法对亚波长人工微结构Hg Cd Te红外探测器的... 详细信息

综述了近几年来亚波长陷光结构Hg Cd Te红外探测器研究进展.系统介绍了一种结合有限元方法与时域有限差分方法对红外探测器的"光""电"特性进行联合模拟和设计方法,以及基于这种新的数值模拟方法对亚波长人工微结构Hg Cd Te红外探测器的模拟和分析结果.理论分析和实验研制数据均显示这种新型亚波长人工微结构结构具有很好的陷光特性,在提高长波红外探测器性能方面具有潜在应用前景.

关键词： HgCdTe红外探测器亚波长人工微结构陷光效应长波红外探测器金属表面等离子激元

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硅基微纳结构薄膜中全向光吸收效应

河南师范大学学报（自然科学版） 2016年第6期44卷 62-66页

作者：张晓彤路海张现周沈克胜张坤李丽君黄蒙河南师范大学物理与材料科学学院河南新乡453007

研究了一种由硅基光子晶体与金属复合微纳结构薄膜中的全向光吸收效应。与完整的硅/金属复合薄膜进行比较研究发现,在硅薄膜厚度相同的条件下硅基微纳结构薄膜能够使吸光度提高近70%。此外,结果显示这种光吸收增强效应对入射角度的变化... 详细信息

研究了一种由硅基光子晶体与金属复合微纳结构薄膜中的全向光吸收效应。与完整的硅/金属复合薄膜进行比较研究发现,在硅薄膜厚度相同的条件下硅基微纳结构薄膜能够使吸光度提高近70%。此外,结果显示这种光吸收增强效应对入射角度的变化不敏感。在以0°~60°角度入射的情况下,硅微纳结构薄膜都能够具备接近100%的光吸收。通过对能带以及场构型分析可以发现,这种现象产生的原因归结于金属平板与截断光子晶体中特殊的边界陷光效应和六角晶格的全向带隙。

关键词：硅薄膜微纳结构陷光效应光子晶体

外加磁场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响

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物理学报 2013年第11期62卷 520-526页

作者：江强毛秀娟周细应苌文龙邵佳佳陈明上海工程技术大学材料工程学院上海201620

在基底与靶材之间放置磁性强弱不同的永久磁铁来研究外加磁场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响.通过X射线衍射、原子力显微镜(AFM)以及紫外分光光度计分别测试了外加磁场前后所制备薄膜的组织结构、表面形貌和光学性能.结果表明,外... 详细信息

在基底与靶材之间放置磁性强弱不同的永久磁铁来研究外加磁场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响.通过X射线衍射、原子力显微镜(AFM)以及紫外分光光度计分别测试了外加磁场前后所制备薄膜的组织结构、表面形貌和光学性能.结果表明,外加磁场后,氮化硅薄膜依然呈现非晶结构;但是表面形貌发生明显改变,中心磁场1.50T下,薄膜表面为特殊锥状尖峰结构"类金字塔"的突起,而且这些突起颗粒垂直于基底表面;在可见光及近红外范围内,中心磁场1.50T下的薄膜样品平均透射率最大,平均透射率达到90%以上,比未加磁场的样品提高了近1倍,具有很好的陷光特性.

关键词：外加磁场磁控溅射氮化硅薄膜陷光效应

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不锈钢表面陷光微结构的纳秒激光制备

中国激光 2013年第9期40卷 66-71页

作者：吴勃周明李保家蔡兰江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 江苏大学材料科学与工程学院光子制造科学技术中心江苏省重点实验室江苏镇江212013

利用纳秒激光微加工技术在316L不锈钢表面制备了微孔阵列结构，实现了金属表面200~900 nm波长范围内光波的吸收增强。获得的微孔结构的直径和深度取决于激光的单脉冲能量和累积脉冲数。单脉冲能量相同时，随累积脉冲数的增加，孔深/孔... 详细信息

利用纳秒激光微加工技术在316L不锈钢表面制备了微孔阵列结构，实现了金属表面200~900 nm波长范围内光波的吸收增强。获得的微孔结构的直径和深度取决于激光的单脉冲能量和累积脉冲数。单脉冲能量相同时，随累积脉冲数的增加，孔深/孔径比增加，脉冲次数超过1200时，比值趋于稳定。相同累积脉冲数条件下，单脉冲能量越小，孔深/孔径比越大。通过表面光反射率测试对微结构的陷光性能进行了评价，在微孔投影面积占总面积的比例相等、脉冲次数相同的条件下，单脉冲能量越小，所得微孔阵列结构的陷光能力越强。初步探讨了微孔结构特征的形成原因，以及微结构在提高金属表面陷光性能中的作用。

关键词：超快光学微结构制备纳秒激光陷光效应不锈钢

ZnO∶W透明导电薄膜的调制生长与表面氢化处理

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光学学报 2018年第5期38卷 353-358页

作者：胡克艳陈义川张效华朱文均帅伟强胡跃辉景德镇陶瓷大学机械与电子工程学院江西景德镇333403

采用射频磁控溅射法,在不同溅射功率下沉积ZnO∶W薄膜层55min,然后通入体积分数为5%的氢气,并保持溅射参数不变,表面氢化处理8min,获得了表面具有绒面结构的ZnO∶W透明导电薄膜。对样品的显微形貌、结构和表面绒度等性能进行了测试与分... 详细信息

采用射频磁控溅射法,在不同溅射功率下沉积ZnO∶W薄膜层55min,然后通入体积分数为5%的氢气,并保持溅射参数不变,表面氢化处理8min,获得了表面具有绒面结构的ZnO∶W透明导电薄膜。对样品的显微形貌、结构和表面绒度等性能进行了测试与分析,结果表明:在200 W的溅射功率条件下,氢化处理8 min获得的ZnO∶W样品表面绒度达到92.82,同时具备优异的导电性能(电阻率均值3.93×10^(-4)Ω·cm)。这种表面绒面结构有望进一步提高ZnO透明导电电极电池的转换效率。

关键词：薄膜 ZnO∶W透明导电薄膜磁控溅射氢化处理绒度结构陷光效应

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多晶硅表面陷阱坑形貌对表面光反射率的影响

光学学报 2012年第2期32卷 294-299页

作者：钱勇冯仕猛上海交通大学物理系上海200240 上海航天技术研究院上海201109

利用光学傅里叶变换研究多晶硅绒面微结构形貌与反射率之间的关系。理论分析表明:多晶硅绒面反射率与表面微结构形貌、单位面积上陷阱坑数量有关。如绒面由V字型槽或坑构成,则绒面反射率比较高;如多晶硅表面上密集布满U字形坑或槽、内... 详细信息

利用光学傅里叶变换研究多晶硅绒面微结构形貌与反射率之间的关系。理论分析表明:多晶硅绒面反射率与表面微结构形貌、单位面积上陷阱坑数量有关。如绒面由V字型槽或坑构成,则绒面反射率比较高;如多晶硅表面上密集布满U字形坑或槽、内表面绒面化,这种结构构成的绒面反射率低。实验上用不同比例的酸液刻蚀多晶体表面,用扫描电镜(SEM)观察多晶硅表面SEM图,测量了其表面反射率,分析表面结构形貌与反射率的关系。实验结果与理论分析相吻合。

关键词：太阳能电池多晶硅形貌陷光效应反射率

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单晶硅表面微结构调节技术的改进

硅酸盐学报 2012年第6期40卷 910-915页

作者：单以洪冯仕猛王坤霞田嘉彤徐华天周玲杨树泉鞠雪梅上海交通大学物理系上海200240 上海航天技术研究院上海201109 上海航天技术研究院811所上海201109

提出改变碱液腐蚀单晶硅表面特性的一个简单方法,即在碱液中加入活性剂改变碱液在硅表面的润湿性能从而改变其腐蚀特性。分别采用普通碱液、四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)溶液和加入阴离子有机氟表面活性剂的普... 详细信息

提出改变碱液腐蚀单晶硅表面特性的一个简单方法,即在碱液中加入活性剂改变碱液在硅表面的润湿性能从而改变其腐蚀特性。分别采用普通碱液、四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)溶液和加入阴离子有机氟表面活性剂的普通碱液腐蚀硅表面。结果发现:普通碱液和TMAH腐蚀液腐蚀的硅表面的金字塔大小差异大、有许多蜂窝状的小金字塔,反射率较高;用加入阴离子有机氟表面活性剂的普通碱液腐蚀的单晶硅表面,能形成比较规则的金字塔,金字塔尺寸为4～6μm、均匀性好、覆盖率高、表面反射率下降到12.65%。有机氟表面活性剂能提高硅在碱中腐蚀速率,有效调控单晶硅金字塔形貌、大小与分布,为精确调控单晶硅表面微结构提供了可能。

关键词：单晶硅表面微结构金字塔陷光效应

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温度场的分布对多晶硅酸腐蚀绒面形貌的影响

光学学报 2013年第4期33卷 233-238页

作者：徐华天冯仕猛单以洪雷刚鞠雪梅上海交通大学物理系上海200240 上海空间电源研究所上海2011092

通过热传导方程,根据不同的边界条件,分别计算了多晶硅酸腐蚀反应时腐蚀坑周围的温度场分布。模拟计算表明:如在酸腐蚀液中采用制冷措施,使酸腐蚀液本体温度维持在15℃,会使硅表面腐蚀坑底部与腐蚀坑开口温度差变大,有利于绒面获得开口... 详细信息

通过热传导方程,根据不同的边界条件,分别计算了多晶硅酸腐蚀反应时腐蚀坑周围的温度场分布。模拟计算表明:如在酸腐蚀液中采用制冷措施,使酸腐蚀液本体温度维持在15℃,会使硅表面腐蚀坑底部与腐蚀坑开口温度差变大,有利于绒面获得开口小深度大的陷阱坑;如不控制酸液温度,则会导致腐蚀坑底部与坑开口温度差较小,从而使硅片表面产生深度浅、开口大的陷阱坑。在不同的温度下对多晶表面进行酸腐蚀制绒,样品表面的扫描电子显微镜(SEM)图显示,低温下绒面腐蚀坑密度大、深度大且开口小,与模拟分析结果基本相符。

关键词：表面光学多晶硅表面结构陷光效应温度场