一、n-ZnO/p-CuInSe_2多晶异质结薄膜太阳电池的光电流和转换效率的理论计算（论文文献综述）
张传军,褚君浩[1]（2019）在《薄膜太阳电池研究进展和挑战》文中研究说明近十几年来,由于一系列新材料、新结构和新工艺的引入,传统薄膜太阳电池技术,如非晶硅（a-Si）、碲化镉（Cd Te）、铜铟镓硒（CIGS）都得到显着的提高,一些新兴薄膜太阳电池技术,如金属卤化物钙钛矿（metalhalide perovskite,PSC）、铜锌硒硫（CZTS）、硒化锑（Sb2Se3）也得到快速发展。其中CdTe、CIGS、PSC薄膜太阳电池的转换效率都大于22%。CdTe、CIGS薄膜太阳电池的产业化和规模应用也取得了很大的进展。薄膜太阳电池技术经过这十几年的研究,厚积薄发,为今后的进一步发展打下了更加坚实的基础。文中选取a-Si、CdTe、CIGS、PSC薄膜太阳电池的主要技术进展、发展趋势、产业化现状和面临的挑战进行论述。
陈烁[2]（2018）在《硒化物半导体材料的制备及其光电器件应用研究》文中提出近半个世纪以来,半导体技术作为现代高新技术的核心取得了飞速发展。基于半导体技术的新材料和各种功能器件无不影响着国民生产生活的方方面面。而半导体材料的研发与运用是发展半导体技术的基础,这也是无数科研工作者为之奋斗的重要动力与信心源泉。本文选取具有优异材料性能的两种硒化物半导体进行重点研究,包括材料的可控制备与高性能光电功能器件探索。首先采用热注入法制备Sb2Se3纳米棒,并通过形成半导体异质结以及半导体掺杂两种手段成功解决Sb2Se3纳米棒电导率低的关键缺陷,据此构建了具有优异性能的基于Sb2Se3纳米棒的光电探测原型器件。随后采用高温熔制法实现Sn掺杂Sb2Se3多晶半导体电导率和光电导性能的可调控,并在制备出Sb2Se3基靶材的基础上,采用射频磁控溅射制备Sb2Se3基薄膜,据此构建了具有重要发展潜力的准同质结Sb2Se3薄膜太阳能电池。此外,本文还采用热注入法实现纯相γ-In2Se3纳米花的可控制备,并与成熟的Si基半导体技术相结合,首次构建出高性能的y-In2Se3/Si异质结光电二极管。论文所得创新性结果如下:（1）采用热注入法能成功制备出高质量的Sb2Se3纳米棒,系统研究了反应温度、反应时间以及表面活性剂对纳米棒的形貌和结构的影响规律。由于Sb2Se3的本征电阻率高达106Ω·m,极大影响其实际应用价值。我们采用两种技术手段成功解决Sb2Se3纳米棒电导率低的关键缺陷。一是与高电导率的第二相进行复合,制备出含Sb2Se3/AgSbSe2异质结结构的复合纳米棒,这些互相连接的异质结结构能显着提高Sb2Se3的电导率。二是通过半导体掺杂,选取Sn作掺杂剂,随着Sn4+离子掺杂浓度的增加,（SnxSb1-x）2Se3纳米棒的电导率呈现数量级的改善。在此基础上,将热注入法制备得到的Sb2Se3纳米棒、Sb2Se3/AgSbSe2异质结纳米棒以及（SnxSb1-x）2Se3纳米棒直接用于构建薄膜基原型光电探测器。结果显示Sb2Se3/AgSbSe2异质结纳米棒薄膜光电探测器对可见光及近红外光具有显着的光电响应,计算得到的响应度是Sb2Se3纳米棒薄膜光电探测器的4.2倍。（SnxSb1-x）2Se3纳米棒薄膜光电探测器在紫外到近红外的宽光谱范围内表现出显着的响应度和探测度,具备高效率光电探测器要求的性能指标。综合实验结果表明电导率增强的Sb2Se3纳米棒在高性能光电探测器上具有极高的应用价值。（2）采用高温熔制法成功制备出高结晶性的（SnxSb1-x）2Se3（x=0.00,0.03,0.05,0.07,0.10）多晶半导体。经NaOH溶液腐蚀的（SnxSb1-x）2Se3块体晶体表面清晰呈现出晶粒分布,同时EDS元素分析显示Sn在晶界处明显富集,说明存在相分离。随着Sn掺杂浓度的增加,（SnxSb1-x）2Se3块体晶体的电导率呈现数量级的改善,该提高机制主要归因于体载流子密度成数量级的提高。（SnxSb1-x）2Se3晶体作工作电极的PEC测试具有明显的光电响应,且为p型半导体。与纯相Sb2Se3相比,（Sn0.10Sb0.90）2Se3的暗电流密度增加约10倍,光电流密度增加约14倍,说明Sn掺杂显着提高Sb2Se3晶体的光电导性能,结合材料制备工艺的简易性及可扩展性,Sn掺杂的Sb2Se3多晶半导体在制备高性能光电功能器件方面有潜在的应用前景。此外,（SnxSb1-x）2Se3晶体的禁带宽度为1.10 eV,与太阳光光谱相吻合,可用于构建薄膜太阳能电池。（3）采用高温熔制法成功制备出Sb2Se3、Sb2Se3.3、（Sn0.1Sb0.9）2Se3和Sb2（Se0.9I0.1）3四个不同化学组成的靶材,再结合射频磁控溅射工艺镀膜,原始沉积的Sb2Se3基薄膜呈现非晶态,经一定温度热处理之后可得到高结晶性且由大晶粒组成的晶态薄膜。研究表明,Sb2Se3基薄膜的有序度和粗糙度是影响薄膜反射率的主要因素,Sb2Se3非晶态薄膜的禁带宽度为1.64 eV,晶态薄膜的禁带宽度约为1.28eV。相比之下,Sb2Se3.3薄膜的禁带宽度与之接近,（Sn0.1Sb0.9）2Se3薄膜的禁带宽度略微减小而Sb2（Se0.9I0.1）3薄膜的禁带宽度略微增大。热处理温度对Sb2Se3和Sb2Se3.3薄膜的p/n型有重要影响,高温热处理后由p型转变为n型。掺杂薄膜的导电类型与之不同,（Sn0.1Sb0.9）2Se3薄膜主要表现为p型而Sb2（Se0.9I0.1）3薄膜则以n型为主。以Sb2Se3基薄膜作工作电极的PEC测试均有明显的光电响应,且产生的光电流具有响应速度快以及长期稳定的特点。在此基础上,我们首次构建出准同质结Sb2Se3薄膜太阳能电池,研究表明,器件内部存在p-n结结构,薄膜厚度及热处理温度直接影响电池性能,目前达到的最高转换效率为2.65%。在高性能薄膜太阳能电池应用上显示出极大的潜力。（4）使用胶体化学工艺结合热注入法成功制备出单一晶相且符合标准化学计量比的γ-In2Se3纳米花。研究了反应时间、反应温度对γ-In2Se3纳米花形成的影响规律。之后,首次构建出由p型γ-In2Se3纳米花薄膜和n-Si衬底形成的高效异质结光电二极管。该光电二极管具备自供给能量工作,具有非常短的响应/恢复时间（175/226μs）以及长期光“开-关”稳定性,并且在很宽的波长范围内表现出显着的响应度和探测度。这些优异的性能表明γ-In2Se3/Si异质结光电二极管非常有希望作为高效光电探测器来使用。
翁泽平[3]（2018）在《SnTe缓冲层在CdTe薄膜太阳电池背接触中的应用》文中提出近年来,CdTe薄膜太阳电池展现出了广阔的市场应用前景。然而,现今CdTe薄膜太阳电池的转换效率和其理论极限之间仍然存在着巨大差距。尤其是电池的开路电压（Voc）还需要进一步地提升,其被CdTe材料过高的功函数所限制。在此学位论文的研究工作中,p型SnTe薄膜作为背接触缓冲层被应用到了 CdTe薄膜太阳电池中。SnTe是Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体中的一员,具有直接跃迁和窄禁带等属性,并且其拥有低电阻、高迁移率和高载流子浓度的优良电学特性。X射线光电子能谱（XPS）表征表明在CdTe/SnTe异质结界面,SnTe的价带顶比CdTe高了0.76 eV。这个价带差很适合空穴从CdTe向SnTe流动。在这份学位论文中,采用了热蒸发的方法来制备SnTe薄膜。然后将SnTe以及其它背接触缓冲层应用到了CdTe薄膜太阳电池中,并对这些电池的性能进行了详细地分析。取得的创新性成果如下:1、将100 nm厚的单层SnTe缓冲层应用到电池的背接触中,制备了无Cu的CdTe薄膜太阳电池,其展现出了与传统CuxTe或者ZnTe:Cu缓冲层结构的电池相媲美的效率。由于Cu被认为会引起CdTe薄膜太阳电池性能的退化,单层SnTe缓冲层的电池会拥有更好的稳定性。2、考虑到CdTe和SnTe异质结界面存在界面复合,在CdTe和金属Ni之间加入了一种更合理的结构,即ZnTe:Cu（60 nm）-SnTe（40 nm）结构,ZnTe:Cu作为电子反射层可以有效的减少在CdTe和SnTe界面发生的复合。因此,制备出了最好性能的电池,其转换效率为14.60%,填充因子为70.20%,开路电压达841.3 mV,短路电流密度达24.7 mA/cm2。ZnTe:Cu/SnTe双缓冲层结构实现了开路电压近40 mV的提升。3、发现了Sn原子在CdTe吸收层中的扩散可以提高CdTe空穴浓度。这个发现为实现CdTe更好的p型掺杂提供了一种新方法,有助于提升CdTe薄膜太阳电池的性能。
牛文哲[4]（2017）在《氧化亚铜的制备及其异质结光电、光电化学器件的研究》文中研究指明氧化亚铜（Cu20）是一种传统的半导体材料,由于其晶体结构中铜空位的存在,本征表现为p型导电半导体。它的禁带宽度为2.1eV,对太阳光的理论利用率可达21%左右,因而它是一种非常有潜能的光伏材料。同时,由于其导带底电势足以驱动水分解产氢的反应,氧化亚铜同时也被应用于制备光阴极来分解水产氢。近年来关于氧化亚铜光电、光化学器件的报道越来越多。受到n型氧化亚铜材料难以制备的限制,主要的研究工作聚焦在p型氧化亚铜与其它n型半导体材料所组成的异质结结构器件上。但该体系中仍存在很多不足需要改进,本论文从不同的角度对氧化亚铜光-电、光-电化学器件进行了研究。本论文以氧化亚铜为主要研究对象,尝试使用不同的方法获得可重复性好的氧化亚铜薄膜,探究了其在太阳能电池、太阳能光解水器件中应用,主要研究内容包括:1、分别使用脉冲激光沉积法、磁控溅射法、电化学沉积法和热氧化法制备出了纯物相的氧化亚铜薄膜。通过对比发现,前两种方法获得的薄膜质量和电学性能虽然不错,但高温的制备环境不利于器件的制备。电化学法制备的薄膜厚度均匀,且低温易控制,适合制备器件的制备。热氧化法获得的薄膜质量最好,同时需要很高的反应温度,但高温氧化时不需要衬底的支持,这给制备相关器件提供了方便。2、结合电化学沉积法生长的Cu2O薄膜和脉冲激光激光沉积法生长的硫掺杂氧化锌（ZnOS）、铝掺杂氧化锌（AZO）n型半导体层,制备了Cu2O/ZnOS/AZO结构的太阳能电池。ZnOS薄膜的光学性质和电学性质会受到生长时氧气压强的影响。经过优化,我们获得了最优的转化效率为1.48%。对比以纯ZnO为缓冲层的太阳能电池,开路电压从0.34V提高到0.63V,光电转化效率从0.94%提高至1.48%。通过XPS测试,对比了 Cu2O/ZnO/AZO和Cu2O/ZnOS/AZO两种异质结能带分布的不同之处。ZnOS的导带底和价带顶都有所提升,从而在Cu2O和AZO之间形成一个能带势垒,有效的降低了界面处的光生载流子复合现象,获得了更好的光电转化效率。3、结合电化学沉积法生长的Cu2O和脉冲激光沉积法生长的三氧化二镓（Ga2O3）、二氧化钛（TiO2）,制备了 结构为 Cu2O/Ga2O3/AZO/TiO2 的光阴极。探讨了 Cu2O的薄膜厚度、TiO2的薄膜厚度和沉积温度、沉积Ga2O3时的氧分压对光阴极电化学性能的影响。结果显示,相比于纯Cu2O,异质结光阴极的光电流和光电压得到了提升,稳定性也在一定程度上变好,但同时也有很多问题存在。氧分压对Ga203的性质有很大的影响,进而影响异质结的能带结构。能带分布图说明了,当沉积氧分压小的时候,在异质结界面处Ga2O3 一侧会形成能带向下弯曲,进而形成了一个电子积累层。这不仅阻碍了电子的传输,同时也对光阴极的稳定性造成了不利的影响。当沉积氧分压提高时,可很好的解决这一问题。XPS元素深度分析显示,在Cu2O/Ga2O3异质结的界面处,铜原子的价态被还原为零价,这是另外一个影响光阴极性能的因素。4、使用热氧化法制备的Cu2O和原子层沉积制备的Ga2O3和TiO2,制备了结构为Cu2O/Ga2O3/TiO2/RuOx的光阴极器件。在OV vs.RHE时获得了 6mA cm-2的光电流和+0.9Vvs.RHE的开启电压。IPCE测试结果显示,该方法制备的光阴极在500-600nm光波范围内转化效率最大,而在500nm以下出现了明显的下降。结合不同光照下的光电流行为研究、脉冲单色光光瞬态光电流研究以及在双氧水做电子牺牲剂的电解质的光电流研究,对该体系中同时存在的限制因素进行了概括。基于热氧化法氧化亚铜和电沉积法氧化亚铜光阴极器件不同且互相补充的IPCE曲线,设计了一种串联的光阴极。保证起始产氢电位不变的情况下,OVvs.RHE下的光电流可达7mAcm-2,其转换效率在0.45Vvs.RHE左右可达最大值1.9%左右,该效率值是目前报道中获得的最大的效率。
肖迪[5]（2017）在《碲化镉薄膜太阳电池背场缓冲层及电池制备研究》文中研究说明碲化镉（CdTe）是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料。它是直接带隙半导体,禁带宽度为1.45 eV,对太阳光谱的响应处于最理想的太阳光谱波段,且CdTe在可见光范围内的吸收系数高达105 cm-1,比Si的吸收系数高100倍,只需1 μm厚的薄膜即可吸收99%能量大于其禁带宽度的光子。因此CdTe是一种特别适合作为太阳电池吸收层的材料。CdTe/CdS多晶薄膜太阳电池有转换效率高、所需材料成本低的优势而具有很大的市场潜力。近几年,CdTe薄膜电池转换效率提升迅速,目前世界最高转换效率达22.1%,超过多晶硅太阳电池的世界最高转换效率,是光伏市场上起主导地位的晶硅太阳电池的有力竞争者。然而,由于CdTe某些材料特性的限制,制备高效稳定的CdTe薄膜太阳电池依然存在许多科学问题需要研究和解决。例如:CdTe的材料功函数高达5.7 eV,高于通常金属背电极的功函数,加上CdTe材料的载流子浓度较低（1013-1014cm-3）,且难以对CdTe进行掺杂,导致CdTe和背金属电极难以形成良好的欧姆接触,严重影响电池的性能;现有含铜背接触结构虽能降低电池背接触势垒,提高电池性能,但铜可以通过CdTe晶界向PN结扩散,在CdTe/CdS形成的PN结界面处积累,导致电池性能严重衰减;CdTe电池中存在严重的载流子复合,尤其在背接触表面,导致CdTe太阳电池的开路电压较低,CdTe太阳电池的最高开路电压V。。只有理想值的75%,远低于晶硅电池和铜铟镓硒电池等。因此,制备CdTe太阳电池的有效背接触缓冲层是目前的研究热点。本文针对CdTe薄膜太阳电池的背接触缓冲层进行了相关研究。第一章,回顾了太阳电池的背景和研究历史,介绍了太阳电池的结构、原理和器件输出特性,概述了 CdTe薄膜太阳电池的发展历程、电池结构、材料特性和制备工艺。第二章,基于氧化镍NiO背接触缓冲层的研究。使用P型氧化物半导体NiO作为CdTe薄膜太阳电池的背接触缓冲层材料。通过光电子能谱XPS测试得到的CdTe/NiO界面能带匹配度很好。CdTe/NiO界面存在导带偏移,NiO缓冲层可以起到背场反射电子的作用,将背表面处CdTe中的光生电子反射到PN结处,大幅降低光生电子在电池背表面处的复合,从而提高电池的开路电压Voc和转换效率。通过制备不同厚度的NiO缓冲层的CdTe太阳电池,确定了 NiO的最佳厚度为20 nm。继而通过阻抗谱测试证实了 NiO作为电池背接触缓冲层时,背表面处的载流子复合率较低,确定了 NiO缓冲层在CdTe太阳电池中的背场反射作用。为提高NiO薄膜的导电性,还制备了背接触结构为3-nm-Cu/20-nm-NiO/Au的CdTe电池,电池开路电压为796 mV,转换效率为13.5%,实验结果显示,该背接触结构的电池在转换效率和热稳定性上优于标准背接触结构5-nm-Cu/Au的CdTe电池。第三章,基于碘化亚铜CuI背接触缓冲层的研究。采用热蒸发法制备CuI薄膜,通过XRD、紫外-可见光透过光谱和SEM等测试手段,研究了热处理温度对CuI薄膜的影响,结果显示CuI薄膜需200℃的热处理温度才能有良好的衬底覆盖度。将CuI薄膜作为CdTe太阳电池的背接触缓冲层,通过对电池器件的测试分析,显示了 CuI缓冲层的加入可以降低CdTe电池背接触的肖特基势垒,降低电池的roll-over现象,提高电池的开路电压Voc、填充因子FF和转换效率。最后通过XPS测试表征了 CdTe/CuI界面处的能带排列,研究了 CuI薄膜对载流子传输的影响机制。
自兴发[6]（2016）在《Cu2O基薄膜制备及其异质结特性研究》文中研究指明能源危机与环境污染是人类正面临的两项重大挑战。在太阳能电池研究领域,探索低成本、结构简单、环境友好,具有潜在应用前景的薄膜太阳能电池材料,并寻求提高其光电转换效率的途径是新型太阳能电池的一个重要发展方向。氧化亚铜（Cu2O）是一种p型直接带隙半导体,在可见光区具有较高的光吸收系数。同时,Cu2O组成元素来源丰富、无毒,制备成本低,因此可望作为一种潜在的理想光吸收层用于薄膜太阳能电池。但是,本征的Cu2O载流子浓度低、电阻率大,而且通常制备的Cu2O薄膜大多混有CuO相,降低了Cu2O对可见光的吸收。此外,Cu2O薄膜太阳能电池制备中容易引入不良界面态,从而影响光生载流子的有效分离。上述缺点严重影响了Cu2O薄膜太阳能电池的光电性能。因此,研究如何制备不含CuO等杂相、且具有良好表面态的纯相Cu2O薄膜,实现其有效p型掺杂、减小其电阻率,对于开发高性能Cu2O薄膜太阳能电池具有重要意义。本文基于磁控溅射技术和快速热退火技术,开展了Cu2O、氮掺杂Cu2O（Cu2O:N）、氧化锌（ZnO）及铝掺杂ZnO（AZO）薄膜的制备、结构和光电性能研究。重点研究了关键工艺参数对薄膜的生长行为、物相结构及光电特性的影响规律。最终建立了单相Cu2O薄膜的可控制备技术,实现了Cu2O的p型有效掺杂,并成功制备了Cu2O:N/AZO和Cu2O:N/ZnO/AZO两种的异质结,采用1D-SCAPS模拟软件对异质结性能进行了理论模拟和分析,为开发低成本、高效Cu2O薄膜太阳能电池提供了一种理论参考。论文的主要工作及结论如下:1.采用脉冲磁控溅射单质金属Cu靶制备Cu2O薄膜,研究不同沉积条件对薄膜生长行为的影响、讨论了其可能的形成机制,通过优化沉积条件实现了单相Cu2O（111）薄膜的可控制备;采用射频（RF）磁控溅射Cu2O靶制备Cu2O薄膜,并对预沉积的Cu2O薄膜进行快速热退火（RTA）处理,研究不同沉积条件和退火处理对薄膜生长行为的影响、讨论了其可能的形成机制,通过条件控制制备出单相Cu2O（111）薄膜。结果表明,Cu2O薄膜的晶化温度在300℃附近;在N2气氛下对预沉积Cu2O薄膜进行600℃以下的快速热退火处理不影响薄膜的物相结构。2.在无氧（o2）环境下采用rf磁控溅射cu2o靶制备cu2o:n薄膜,并对其进行快速热退火处理,研究不同n2流量和退火温度对薄膜生长行为的影响、讨论了其可能的形成机制。结果表明,低n2流量（<12sccm）下沉积的薄膜成分为cu2o和cuo的混合相,高n2流量（>12sccm）下沉积的薄膜为纯相的cu2o:n（111）薄膜,薄膜呈现三维（3d）的结核生长模式;在n2气氛下对预沉积的cu2o:n薄膜进行快速热退火处理不影响薄膜的物相结构,薄膜的电阻率随退火温度的增加而减小,薄膜展示出较好的电性能。3.在o2和氩（ar）的混合气氛下采用rf磁控溅射zno靶制备zno薄膜,研究不同衬底温度对薄膜生长行为的影响、讨论了其可能的形成机制。结果表明,室温（rt）下生长可获得单相的zno（002）薄膜,生长温度大于室温制备的zno薄膜具有（002）择优生长取向,（103）晶相随生长温度的增加而增强。rt下生长的zno薄膜的平均透射率约为85%,可作为薄膜太阳能电池的缓冲层;在无o2环境下采用rf磁控溅射azo靶制备azo薄膜,研究不同衬底温度对薄膜生长行为的影响、讨论了其可能的形成机制。结果表明,azo薄膜具有（002）择优生长取向;衬底温度为150℃沉积的azo薄膜,展示出较好的表面形貌和光电性能,可作为薄膜太阳能电池窗口层用。4.采用rf磁控溅射在cu2o:n薄膜上沉积azo薄膜构筑cu2o:n/azo异质结,研究了异质结的光电特性。结果表明,cu2o:n/azo异质结展示出明显的整流行为,导通电压（vth）为0.68v、电流密度（j）为2.5×10-4ma/cm2;异质结对580nm以下波长范围内的太阳光谱有较强吸收;采用rf磁控溅射在cu2o:n/azo异质结间低温（rt）沉积插入zno缓冲层,制备了cu2o:n/zno/azo异质结,研究了异质结薄膜的光电特性。结果表明,插入zno缓冲层可有效防止异质结的界面扩散,保护cu2o:n薄膜的表面态;相对cu2o:n/azo异质结,cu2o:n/zno/azo异质结的vth值增大了0.08v,外量子效率（eqe）在370nm以下波长范围内明显提升;插入zno缓冲层改善了cu2o:n/azo异质结的vth和外量子效率（eqe）,但由于异质结串联电阻的增大,导致了异质结的电流密度j减小。5.利用1d-scaps模拟软件对cu2o:n异质结性能进行理论模拟和分析,研究了Cu2O:N吸收层薄膜厚度、缺陷态浓度及ZnO缓冲层厚度对异质结性能的影响。结果表明,当Cu2O:N薄膜的缺陷态浓度tN大于1.0′1016 cm-3,Cu2O:N/AZO和Cu2O:N/ZnO/AZO两种异质结的性能均急剧下降;在Cu2O:N/AZO异质结间插入ZnO缓冲层可减小Cu2O:N和AZO的导带间隙、改善异质结能带的匹配度,但异质结的短路电流密度Jsc随ZnO厚度的增加而减小。
林灵燕[7]（2015）在《CZTS/In2S3异质结的数值模拟及相关研究》文中进行了进一步梳理随着世界能源的日益紧缺和人们节能环保意识的增强,薄膜太阳电池的研究应用越来越受到人们的关注,成为各国研究的热点。铜锌锡硫（Cu2ZnSnS4,CZTS）薄膜电池由于其具有环境污染小、吸收系数高、带隙合适、理论转化效率高和成本低等优点成为近年来薄膜太阳电池研究的一个热点。当前基于CZTS薄膜吸收层的太阳电池研究主要集中在CZTS/CdS异质结结构上,但CdS（硫化镉）是有毒化合物,而且CdS的禁带宽度较小,会造成光吸收损失,所以寻找缓冲层CdS的取代材料已经成为人们的一个研究热点。其中In2S3（硫化铟）由于其禁带宽度比CdS大,且不含有毒元素,成为代替CdS最具潜力的材料之一。本文正是在上述背景下,结合实验室课题组承担的国家自然科学基金项目开展一系列研究工作,主要研究内容和研究成果如下:1.运用SCAPS-1D模拟软件对CZTS/In2S3异质结太阳能电池进行模拟研究,主要分析了 CZTS吸收层、In2S3缓冲层的结构参数、工作温度以及寄生串并联电阻对电池光伏特性的影响。模拟得到CZTS电池的优化结构为:CZTS吸收层的厚度是3 μm,载流子浓度是1 × 1017 cm-3,并且需要把缺陷态浓度控制在1 ×1013cm-3以内;In2S3缓冲层厚度20nm,载流子浓度1×1017cm-3。同时分析得出:寄生电阻主要是影响电池I-V特性中的填充因子;电池的工作温度对转换效率有较大的影响,估算所得到的转换效率温度系数为-0.17%/K。优化后电池的最优性能参数为:短路电流23.37 mA/cm2,开路电压0.958 V,填充因子86.13%,转换效率19.28%。2.利用真空热蒸发法分别制备出Sn和Ag掺杂的In2S3薄膜,分析了两种不同掺杂对In2S3薄膜的表面形貌、光电性能以及物相结构的影响,以制备出光电性能理想的In2S3薄膜。物相结构表明所制备的本征和掺杂的In2S3薄膜都是立方相结构;光学特性表明掺Ag后In2S3薄膜的禁带宽度降低,而掺Sn后禁带宽度变大;电学特性表明在掺杂Ag和Sn后In2S3的薄膜电阻率减小了,载流子浓度明显增大。3.采用X射线光电子能谱法（XPS）研究CZTS/In2S3异质结界面处能带偏移,并且作出界面处能带结构图。测量得到的CZTS/In2S3异质结的价带带阶等于0.46 eV,导带带阶等于0.82 eV,因此CZTS/In2S3是属于I型半导体异质结。本论文的研究为进一步研发高效、低成本、无Cd环保型的CZTS/In2S3异质结太阳能电池奠定了良好的基础,具有一定的理论和现实意义。
朱娇燕[8]（2015）在《阳极界面及掺杂调控高效碲化镉纳米晶太阳电池研究》文中研究指明Cd Te是一种直接带隙化合物半导体材料,其禁带宽度约为1.5e V,与太阳光谱非常匹配,并且具有很高的吸光系数,在可见光范围高达105/cm,是一种理想的光伏半导体材料。近年来,溶液加工Cd Te纳米晶太阳电池发展迅速,取得重要进展。目前世界上Cd Te纳米晶太阳电池最高效率已达12.3%,其器件结构为ITO/Cd Te NC/Zn O/Al。这种器件结构存在一定的问题,例如:ITO导电玻璃经氧气Plasma之后功函数也只有4.8e V,而Cd Te纳米晶的功函数为5.3e V,因而ITO与Cd Te之间势必会形成肖特基势垒,影响载流子传输与提取。针对上述问题,本文以ITO/Cd Te NC/Al肖特基器件为例,引入Au、Mo OX、C60三种阳极界面材料,探究不同的阳极界面材料对Cd Te纳米晶太阳电池的影响。其中,Au的加入有效地将器件开路电压由0.48V提升至0.65V,接近于Cd Te纳米晶肖特基太阳电池的理想电压（0.7V）,光电转换效率也由4.4%提升至5.3%。我们进一步研究了不同厚度的Au薄膜对器件性能的影响,发现当Au的厚度为1nm时,器件性能达到最优。1nm Au的加入在提升器件的开路电压、填充因子和能量转换效率的同时,也延长了器件使用寿命。另外,本文还研究了不同掺杂元素（Al、In）以及每种掺杂元素下不同掺杂浓度（原子百分比为1%、3%、5%）的Zn O薄膜对Cd Te NC/Zn O异质结太阳电池的影响,发现掺杂浓度为3%的In:Zn O（IAO）能够获得更优的器件效果,并且制备好的器件在进行J-V曲线测试之前,先进行“正向偏压”处理,能够获得更优的器件效果,器件光电转换效率达到9.3%。
龚述娟[9]（2015）在《ZnO异质结太阳能电池模拟研究》文中研究表明太阳能作为一种清洁、无污染的能源,被有效地开发和利用是解决当今能源危机的重要方式之一。然而,现今太阳能电池的发展存在转换效率低、生产成本高等各种各样的问题。因此,开发新型太阳电池材料迫在眉睫。ZnO、CuZn2SeS4（简称CZTS）、CuIn1-xGaxSe2（简称CIGS）都是直接带隙半导体材料。其中,掺Al的ZnO薄膜具有低的电阻率和高的光透射率、无毒、价廉且稳定性高等优点使其是很好的透明导电电极和窗口材料。CZTS的吸收系数很高、元素无毒且丰富,适合作吸收层。CIGS太阳能电池高效率、高稳定性、而且抗辐射能力强;氧化镍是一种具有典型3d电子结构的P型氧化物半导体材料,禁带宽度为3.04.0 eV。总之,CZTS、CIGS、NiO均是良好的p型半导体材料。基于对上面四种材料的的分析,本文提出三种新型异质结太阳能电池模型:nZnO/i-ZnO/p-CZTS、n-ZnO/i-ZnO/p-CIGS、n-ZnO/i-ZnO/p-NiO。并运用AMPS-1D软件对异质结太阳能电池进行模拟,对i层厚度、n层掺杂浓度、p层掺杂浓度对电池填充因子、转换效率、开路电压以及短路电流的影响进行了模拟和分析。模拟结果表明,i层厚度的增加对提高太阳能电池的性能均有所帮助;增加n层掺杂浓度均有利于提高三种太阳能电池的转换效率;p层掺杂浓度的提高使CZTS和NiO太阳能电池的转换效率均有所提高,但对CIGS影响不大且高浓度的p层掺杂使其下降。在理想情况下模拟得到的CZTS、CIGS和NiO电池的最高转换效率分别为26.877%、24.681%、7.243%。
尚明伟[10]（2014）在《Cu2O/ZnO p-n结与TiO2染料敏化太阳能电池的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理近几年,随着全球对可再生能源需求的不断增长,太阳能电池引起了越来越广泛的关注。本文主要对两种太阳能电池进行了研究。首先,利用电化学沉积法分别制备了 n-型ZnO纳米棒阵列和p-型Cu2O薄膜,并以此为基础制备了Cu2O/ZnO异质结结构;对p-n结的电化学性能和外量子效率（EQE）进行了测试与表征。第二部分工作主要包括使用TiO2纳米棒阵列制备染料敏化太阳能电池,并对组成染料敏化太阳能电池的电解质和对电极进行了分析研究。具体而言,分别使用碘基电解质溶液、硫基电解质溶液和另一种固态无机电解质CsSnI2.95F0.05与染料敏化TiO2组装了太阳能电池。使用CsSnI2.95F0.05的太阳能电池表现出最高的能量转化效率8.9%,远高于使用另外两种电解质溶液的太阳能电池。为了研究对电极对染料敏化太阳能电池光伏性能的影响,分别使用FTO导电玻璃（FTO）、沉积Pt纳米粒子的FTO导电玻璃（Pt/FTO）、沉积石墨的FTO导电玻璃（Graphite/FTO）和沉积石墨的普通玻璃（Graphite/glass）作为对电极,CsSnI2.95F0.05作为电解质,与染料敏化TiO2纳米棒阵列组成太阳能电池。通过对其电化学性能进行测试表征,四种太阳能电池的能量转化效率分别为2.17%,9.84%,7.62%和3.45%。通过对比发现,凭借其良好的催化和导电性能,石墨可以取代Pt和FTO作为染料敏化太阳能电池的对电极,降低电池的生产成本。
二、n-ZnO/p-CuInSe_2多晶异质结薄膜太阳电池的光电流和转换效率的理论计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、n-ZnO/p-CuInSe_2多晶异质结薄膜太阳电池的光电流和转换效率的理论计算（论文提纲范文）
（2）硒化物半导体材料的制备及其光电器件应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 硒化物半导体材料的制备工艺 |
| 1.2.1 硒化物块体半导体的制备 |
| 1.2.2 硒化物纳米半导体的制备 |
| 1.2.3 硒化物半导体薄膜的制备 |
| 1.3 硒化物半导体光电探测器简介 |
| 1.3.1 半导体光电探测器的工作机制 |
| 1.3.2 半导体光电探测器的分类 |
| 1.3.3 光电探测器的主要性能参数 |
| 1.4 半导体光伏器件简介 |
| 1.4.1 太阳能电池的工作原理 |
| 1.4.2 太阳能电池的研究进展 |
| 1.4.3 硒化锑薄膜太阳能电池简介 |
| 1.5 论文立题依据及研究内容 |
| 第二章 实验与测试技术 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.1 实验试剂和规格 |
| 2.1.2 实验仪器和设备 |
| 2.2 样品的组成、结构和性能表征手段 |
| 2.2.1 X射线衍射分析 |
| 2.2.2 扫描电子显微镜分析 |
| 2.2.3 透射电子显微镜分析 |
| 2.2.4 X射线光电子能谱分析 |
| 2.2.5 漫反射光谱分析 |
| 2.2.6 薄膜的反射、透射光谱分析 |
| 2.2.7 霍尔效应测试分析 |
| 2.2.8 三电极法光电化学性能测试分析 |
| 2.2.9 半导体p/n型测试分析 |
| 2.2.10 光电探测器性能测试 |
| 2.2.11 薄膜太阳能电池性能测试 |
| 第三章 电导率增强的Sb_2Se_3纳米棒的制备及其高性能光电探测器应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 热注入法制备纳米材料的原理 |
| 3.2.2 热注入法制备Sb_2Se_3纳米棒 |
| 3.2.3 热注入法制备Sb_2Se_3/AgSbSe_2异质结纳米棒 |
| 3.2.4 热注入法制备AgSbSe_2纳米颗粒 |
| 3.2.5 热注入法制备(Sn_xSb_(1-x))_2Se_3纳米棒 |
| 3.2.6 纳米棒薄膜光电探测器的构建 |
| 3.2.7 测试方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Sb_2Se_3纳米棒的制备与表征 |
| 3.3.2 Sb_2Se_3纳米棒薄膜光电探测器光电性能研究 |
| 3.3.3 Sb_2Se_3/AgSbSe_2异质结纳米棒的制备与表征 |
| 3.3.4 Sb_2Se_3/AgSbSe_2异质结纳米棒薄膜光电探测器光电性能研究 |
| 3.3.5 (Sn_xSb_(1-x))_2Se_3纳米棒的制备与表征 |
| 3.3.6 (Sn_xSb_(1-x))_2Se_3纳米棒薄膜光电探测器光电性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 增强电导率和光电导性能的Sn掺杂Sb_2Se_3多晶半导体研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 高温熔制法制备(Sn_xSb_(1-x))_2Se_3晶体 |
| 4.2.2 测试方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 (Sn_xSb_(1-x))_2Se_3多晶半导体的制备与表征 |
| 4.3.2 (Sn_xSb_(1-x))_2Se_3多晶半导体的电性能分析 |
| 4.3.3 (Sn_xSb_(1-x))_2Se_3多晶半导体的光电导性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 磁控溅射Sb_2Se_3基薄膜及其准同质结薄膜太阳能电池研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 磁控溅射镀膜的原理 |
| 5.2.2 Sb_2Se_3基靶材的制备 |
| 5.2.3 Sb_2Se_3基薄膜的制备 |
| 5.2.4 准同质结Sb_2Se_3薄膜太阳能电池的制备 |
| 5.2.5 测试方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Sb_2Se_3基靶材的组成与表面形貌分析 |
| 5.3.2 Sb_2Se_3基薄膜的组成与微观形貌分析 |
| 5.3.3 薄膜的光学性能分析 |
| 5.3.4 薄膜的光电化学性能分析 |
| 5.3.5 准同质结薄膜太阳能电池研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 γ-In_2Se_3纳米花的合成及高性能γ-In_2Se_3/Si异质结光电二极管应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 热注入法制备γ-In_2Se_3纳米花 |
| 6.2.2 γ-In_2Se_3/Si异质结光电二极管的制备 |
| 6.2.3 测试方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 γ-In_2Se_3纳米花的制备与表征 |
| 6.3.2 高性能γ-In_2Se_3/Si异质结光电二极管构建与性能研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）SnTe缓冲层在CdTe薄膜太阳电池背接触中的应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 CdTe薄膜太阳电池研究进展 |
| 1.2.1 CdTe的材料属性 |
| 1.2.2 CdTe薄膜太阳电池的器件结构 |
| 1.2.2.1 CdTe单晶太阳电池器件 |
| 1.2.2.2 CdTe多晶太阳电池器件 |
| 1.2.3 CdTe薄膜太阳电池的基本原理 |
| 1.3 CdTe薄膜太阳电池面临的挑战 |
| 1.3.1 电池背电极势垒的限制 |
| 1.3.2 CdTe载流子浓度及少子寿命的限制 |
| 1.4 电池背电极欧姆接触制备的若干解决方案 |
| 1.5 论文的选题思路和主要研究内容 |
| 第二章 CdTe薄膜太阳电池相关制备工艺 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 透明导电层和高阻层的制备 |
| 2.3 CdS窗口层的制备 |
| 2.4 CdTe吸收层的制备 |
| 2.5 CdTe薄膜的后续处理过程 |
| 2.5.1 CdTe薄膜的CdCl_2处理工艺 |
| 2.5.2 CdTe薄膜的硝酸-磷酸化学刻蚀 |
| 2.6 CdTe薄膜的缓冲层和金属背电极层沉积及退火工艺 |
| 2.7 CdTe太阳电池的激光划线与组件集成互联 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 SnTe薄膜的制备及其性质的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 SnTe的合成 |
| 3.3 SnTe薄膜的制备与物理特性表征 |
| 3.3.1 薄膜制备 |
| 3.3.2 性能表征 |
| 3.3.2.1 XRD分析 |
| 3.3.2.2 SEM以及EDX分析 |
| 3.3.2.3 Hall分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 含SnTe背接触缓冲层的CdTe薄膜太阳电池 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电池制备工艺与背电极能带结构 |
| 4.2.1 电池制备工艺 |
| 4.2.2 背电极能带结构 |
| 4.3 电池性能表征 |
| 4.3.1 SnTe薄膜在CdTe吸收层的成膜质量分析 |
| 4.3.2 暗场和光场J-V特性曲线测试及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 含ZnTe:Cu/SnTe复合背接触缓冲层的CdTe薄膜太阳电池 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 ZnTe薄膜的制备与性能表征 |
| 5.3 电池制备工艺与背电极能带结构 |
| 5.3.1 电池制备工艺 |
| 5.3.2 背电极能带结构图 |
| 5.4 电池性能表征 |
| 5.4.1 ZnTe薄膜在CdTe薄膜电池中的性能表征 |
| 5.4.2 暗场和光场J-V特性曲线测试及性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 C-V法表征CdTe薄膜太阳电池中杂质浓度的分布特性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基本原理和分析模型 |
| 6.2.1 基本原理 |
| 6.2.2 分析模型 |
| 6.3 数据测量与计算分析 |
| 6.3.1 载流子浓度 |
| 6.3.2 Sn在器件中的扩散 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 研究工作总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间的研究成果 |
（4）氧化亚铜的制备及其异质结光电、光电化学器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 氧化亚铜的基本性质 |
| 2.1.1 晶体结构 |
| 2.1.2 物理化学性质 |
| 2.1.3 半导体性质 |
| 2.1.4 光学性质 |
| 2.2 氧化亚铜的制备方法 |
| 2.2.1 液相法 |
| 2.2.2 固相法 |
| 2.2.3 气相法 |
| 2.3 氧化亚铜的应用及研究进展 |
| 2.3.1 传统应用 |
| 2.3.2 其它新型应用 |
| 2.3.3 薄膜太阳能电池 |
| 2.3.4 光电化学水解产氢 |
| 2.4 本文选题背景和研究内容 |
| 第三章 实验及测试方法 |
| 3.1 化学试剂 |
| 3.2 实验仪器 |
| 3.3 材料制备方法 |
| 3.3.1 脉冲激光沉积 |
| 3.3.2 磁控溅射 |
| 3.3.3 电化学沉积 |
| 3.3.4 热氧化 |
| 3.3.5 原子层沉积 |
| 3.3.6 电子束蒸发 |
| 3.4 材料表征方法 |
| 3.4.1 物相表征方法 |
| 3.4.2 形貌表征方法 |
| 3.4.3 光学性质表征方法 |
| 3.4.4 电学性质表征方法 |
| 3.4.5 元素价态及半导体能带位置表征方法 |
| 3.4.6 电化学表征方法 |
| 3.5 器件制备方法 |
| 3.5.1 太阳能电池制备方法 |
| 3.5.2 光阴极制备方法 |
| 3.6 器件性能测试 |
| 3.6.1 太阳能电池表征方法 |
| 3.6.2 光阴极水解产氢表征方法 |
| 第四章 氧化亚铜材料的制备与表征 |
| 4.1 脉冲激光沉积法 |
| 4.1.1 实验方法 |
| 4.1.2 沉积氧分压对Cu_2O薄膜晶体质量的影响 |
| 4.2 磁控溅射法 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 氧分压对材料的影响 |
| 4.2.3 沉积温度对材料的影响 |
| 4.2.4 氮掺杂氧化亚铜的制备 |
| 4.3 电化学沉积法 |
| 4.3.1 恒电位法 |
| 4.3.2 恒电流法 |
| 4.4 热氧化法 |
| 4.4.1 实验方法 |
| 4.4.2 晶体结构及表面形貌 |
| 4.4.3 电学性质 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 氧化亚铜氧化锌异质结太阳能电池的研究 |
| 5.1 太阳能电池的制备过程 |
| 5.1.1 衬底清洗 |
| 5.1.2 底电极制备 |
| 5.1.3 氧化亚铜的制备 |
| 5.1.4 n型氧化锌层的制备 |
| 5.1.5 顶电极的制备 |
| 5.2 太阳能电池的材料表征 |
| 5.2.1 表面形貌 |
| 5.2.2 晶体结构 |
| 5.2.3 元素分析 |
| 5.2.4 硫掺杂氧化锌的性质研究 |
| 5.3 太阳能电池的性能表征 |
| 5.3.1 沉积ZnOS时氧分压对太能电池的影响 |
| 5.3.2 ZnOS薄膜厚度对太阳能性能的影响 |
| 5.3.3 沉积温度对太阳能电池性能的影响 |
| 5.3.4 ZnOS缓冲层与ZnO缓冲层太阳能电池的比较 |
| 5.4 讨论与分析 |
| 5.4.1 暗电流分析 |
| 5.4.2 异质结能带分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 氧化亚铜光阴极的研究 |
| 6.1 光阴极的制备过程 |
| 6.1.1 衬底清洗 |
| 6.1.2 底电极制备 |
| 6.1.3 电沉积氧化亚铜层的制备 |
| 6.1.4 PLD制备缓冲层及n型层 |
| 6.1.5 器件封装及助催化剂沉积 |
| 6.2 光阴极的材料表征 |
| 6.2.1 表面形貌及晶体结构 |
| 6.2.2 TEM及EDS元素分析 |
| 6.2.3 氧化亚铜层的平带电位 |
| 6.3 光阴极的性能表征 |
| 6.3.1 不同氧化亚铜厚度 |
| 6.3.2 不同的二氧化钛厚度和生长温度 |
| 6.3.3 不同的氧化镓生长氧分压对光电性能的影响 |
| 6.3.4 光电转化效率 |
| 6.4 讨论与分析 |
| 6.4.1 氧化镓缓冲层的表征 |
| 6.4.2 氧化亚铜氧化镓异质结能带结构 |
| 6.4.3 氧化亚铜氧化镓界面元素分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 氧化亚铜串联光阴极器件的研究 |
| 7.1 串联氧化亚铜光阴极的制备过程 |
| 7.1.1 热氧化氧化亚铜光阴极 |
| 7.1.2 电化学沉积透明氧化亚铜光阴极 |
| 7.2 热氧化法氧化亚铜光电极的性能表征与分析 |
| 7.2.1 材料表征 |
| 7.2.2 氧化亚铜厚度对光阴极性能的影响 |
| 7.2.3 光电流响应行为研究 |
| 7.3 氧化亚铜串联双光阴极的研究 |
| 7.3.1 透明电化学沉积氧化铜光阴极 |
| 7.3.2 透明电化学沉积氧化亚铜光阴极的性能表征 |
| 7.3.3 氧化亚铜串联双光阴极的性能优化 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
（5）碲化镉薄膜太阳电池背场缓冲层及电池制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光伏发展史 |
| 1.3 太阳电池基本原理 |
| 1.3.1 光伏效应 |
| 1.3.2 太阳电池的等效电路 |
| 1.3.3 太阳电池的电学参数 |
| 1.4 太阳电池种类 |
| 1.4.1 硅太阳电池 |
| 1.4.2 砷化镓太阳电池 |
| 1.4.3 铜铟镓硒太阳电池 |
| 1.4.4 碲化镉太阳电池 |
| 1.4.5 钙钛矿太阳电池 |
| 1.5 碲化镉太阳电池概述 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 氧化镍背接触缓冲层 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 NiO的材料特性与应用 |
| 2.3 NiO薄膜的制备与表征 |
| 2.3.1 电子束蒸发法 |
| 2.3.2 NiO薄膜的表征 |
| 2.4 CdTe薄膜太阳电池的制备 |
| 2.5 CdTe/NiO界面的XPS研究 |
| 2.6 NiO背接触缓冲层对CdTe太阳电池器件的影响 |
| 2.7 NiO缓冲层对CdTe太阳电池背场作用的研究 |
| 2.7.1 NiO背场作用的验证 |
| 2.7.2 CdTe太阳电池的其他背场材料 |
| 2.8 Cu/NiO/Au背电极CdTe太阳电池的制备与稳定测试 |
| 2.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 碘化亚铜背接触缓冲层的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CuI简介 |
| 3.3 CuI薄膜的制备方法 |
| 3.3.1 旋涂法 |
| 3.3.2 脉冲激光沉积法 |
| 3.3.3 热蒸发法 |
| 3.4 CuI薄膜的表征 |
| 3.4.1 X射线衍射谱 |
| 3.4.2 紫外-可见光透过谱 |
| 3.4.3 扫描电子显微镜 |
| 3.5 CuI/Au背电极CdTe太阳电池的性能 |
| 3.5.1 电池制备 |
| 3.5.2 亮态J-V曲线 |
| 3.5.3 暗态J-V曲线 |
| 3.6 CdTe/CuI界面能带匹配图 |
| 3.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）Cu2O基薄膜制备及其异质结特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 氧化亚铜的基本特性 |
| 1.3 氧化亚铜薄膜的制备方法 |
| 1.4 氧化亚铜及其光伏应用 |
| 1.5 氧化亚铜薄膜制备及其光伏应用的研究现状 |
| 1.6 氧化亚铜薄膜制备及其光伏应用中存在的问题 |
| 第二章 薄膜制备设备及表征 |
| 2.0 磁控溅射原理 |
| 2.1 薄膜制备设备 |
| 2.2 薄膜制备 |
| 2.2.1 实验靶材 |
| 2.2.2 衬底清洗 |
| 2.2.3 样品制备 |
| 2.3 样品表征 |
| 第三章 Cu_2O薄膜制备及其特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 脉冲磁控溅射制备Cu_2O薄膜及性能表征 |
| 3.2.1 薄膜制备 |
| 3.2.2 X射线衍射（XRD）分析 |
| 3.2.3 表面形貌（SEM、AFM）分析 |
| 3.2.4 光学特性分析 |
| 3.3 射频（RF）磁控溅射制备Cu_2O薄膜及性能表征 |
| 3.3.1 薄膜制备 |
| 3.3.2 X射线衍射（XRD）分析 |
| 3.3.3 扫描电子显微镜（SEM）分析 |
| 3.3.4 光学特性分析 |
| 3.3.5 X射线光电子能谱（XPS）分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章N掺杂Cu_2O:N薄膜制备及其特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Cu_2O:N薄膜制备及性能表征 |
| 4.2.1 薄膜制备 |
| 4.2.2 X射线衍射（XRD）分析 |
| 4.2.3 原子力显微镜（AFM）分析 |
| 4.2.4 光致发光（PL）光谱分析 |
| 4.2.5 光学特性分析 |
| 4.2.6 X射线光电子能谱（XPS）分析 |
| 4.2.7 霍尔效应测试（Hall Effect Measurements）分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 Cu_2O:N异质结制备及其光电特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 ZnO薄膜制备及性能表征 |
| 5.2.1 ZnO的基本特性 |
| 5.2.2 薄膜制备 |
| 5.2.3 X射线衍射（XRD）分析 |
| 5.2.4 原子力显微镜（AFM）分析 |
| 5.2.5 光学特性分析 |
| 5.2.6 X射线光电子能谱（XPS）分析 |
| 5.3 Al掺杂AZO薄膜制备及性能表征 |
| 5.3.1 薄膜制备 |
| 5.3.2 X射线衍射（XRD）分析 |
| 5.3.3 原子力显微镜（AFM）分析 |
| 5.3.4 光学特性分析 |
| 5.3.5 X射线光电子能谱（XPS）分析 |
| 5.3.6 霍尔效应测试（Hall Effect Measurements）分析 |
| 5.4 Cu_2O:N异质结制备及性能表征 |
| 5.4.1 异质结制备 |
| 5.4.2 X射线衍射（XRD）分析 |
| 5.4.3 扫描电子显微镜（SEM）分析 |
| 5.4.4 光学特性分析 |
| 5.4.5 I–V特性分析 |
| 5.4.6 外量子效率（EQE）分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 Cu_2O:N异质结性能的理论模拟及分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 SCAPS模拟软件 |
| 6.3 太阳能电池的主要参数 |
| 6.4 Cu_2O:N异质结性能的理论模拟及分析 |
| 6.4.1 异质结模型及参数 |
| 6.4.2 异质结性能的理论模拟与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间所取得的研究成果及奖励 |
| 致谢 |
（7）CZTS/In2S3异质结的数值模拟及相关研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 太阳能电池的发展 |
| 1.2 太阳能电池的基本理论 |
| 1.2.1 太阳能电池的工作原理 |
| 1.2.2 太阳能电池的主要性能参数 |
| 1.3 太阳电池的分类 |
| 1.4 CZTS薄膜太阳能电池 |
| 1.4.1 CZTS的性质和特点 |
| 1.4.2 CZTS薄膜太阳能电池的研究进展 |
| 1.5 选题依据和研究内容 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 薄膜的制备及其表征方法 |
| 2.1 磁控溅射法制备薄膜 |
| 2.2 真空蒸发法制备薄膜 |
| 2.3 管式电阻炉 |
| 2.4 X射线衍射分析仪 |
| 2.5 原子力显微镜(AFM) |
| 2.6 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.7 XPS测试分析仪 |
| 2.8 半导体光学性能的测试 |
| 2.9 霍尔效应测量仪 |
| 2.10 本章小结 |
| 第三章 CZTS/In_2S_3异质结太阳能电池的数值模拟 |
| 3.1 电池模拟软件SCAPS-1D介绍 |
| 3.2 CZTS薄膜太阳电池模型的建立 |
| 3.2.1 SCAPS-1D物理模型 |
| 3.2.2 电池结构模型 |
| 3.3 吸收层材料参数对CZTS电池输出特性的影响 |
| 3.3.1 吸收层厚度对电池性能的影响 |
| 3.3.2 吸收层载流子浓度对电池性能的影响 |
| 3.3.3 吸收层缺陷态浓度对电池性能的影响 |
| 3.4 缓冲层材料参数对CZTS电池输出特性的影响 |
| 3.4.1 缓冲层厚度对电池性能的影响 |
| 3.4.2 缓冲层载流子浓度对电池性能的影响 |
| 3.5 工作温度对CZTS电池输出特性的影响 |
| 3.6 CZTS薄膜电池的优化 |
| 3.7 寄生电阻对CZTS电池性能的影响 |
| 3.7.1 寄生并联电阻对CZTS电池性能的影响 |
| 3.7.2 寄生串联电阻对CZTS电池性能的影响 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 Ag和Sn掺杂In_2S_3薄膜的研究 |
| 4.1 Ag和Sn掺杂的In_2S_3薄膜的制备 |
| 4.2 掺杂In_2S_3薄膜性能的研究 |
| 4.2.1 物相结构 |
| 4.2.2 表面形貌 |
| 4.2.3 光学特性 |
| 4.2.4 电学特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 CZTS/In_2S_3异质结能带偏移的研究 |
| 5.1 半导体异质结能带偏移简介 |
| 5.2 半导体异质结能带偏移的测试方法 |
| 5.2.1 X射线光电子能谱法 |
| 5.2.2 电容—电压法 |
| 5.2.3 量子阱光跃迁光谱 |
| 5.3 CZTS/In_2S_3异质结能带偏移的测量 |
| 5.3.1 CZTS/In_2S_3异质结的制备 |
| 5.3.2 实验结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 内容总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在读期间的研究成果及发表的学术论文 |
（8）阳极界面及掺杂调控高效碲化镉纳米晶太阳电池研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 太阳电池发展进程及其种类 |
| 1.2.1 体太阳电池 |
| 1.2.2 硅基薄膜太阳电池 |
| 1.2.3 多元化合物薄膜太阳电池 |
| 1.2.4 染料敏化太阳电池 |
| 1.2.5 有机薄膜太阳电池 |
| 1.2.6 有机/无机杂化太阳能电池 |
| 1.2.7 全无机纳米晶太阳电池 |
| 1.3 纳米晶概述 |
| 1.3.1 量子尺寸效应 |
| 1.3.2 表面与界面效应 |
| 1.3.3 量子限域效应 |
| 1.3.4 小尺寸效应 |
| 1.3.5 宏观量子隧道效应 |
| 1.4 溶液加工CdTe纳米晶太阳电池研究概况 |
| 1.5 本论文研究目的和意义 |
| 第二章 CdTe纳米晶太阳电池的制备与性能测试 |
| 2.1 CdTe纳米晶太阳电池工作原理与性能参数 |
| 2.1.1 CdTe纳米晶太阳电池的基本工作原理 |
| 2.1.2 CdTe纳米晶太阳电池的等效电路 |
| 2.1.3 CdTe纳米晶太阳电池的性能参数 |
| 2.2 CdTe纳米晶太阳电池器件制备 |
| 2.2.1 CdTe纳米晶的合成 |
| 2.2.2 CdTe纳米晶太阳电池器件制备 |
| 2.3 CdTe纳米晶太阳电池的性能测试 |
| 2.3.1 太阳电池伏安特性曲线的测定 |
| 2.3.2 光电灵敏度的测定 |
| 2.3.3 紫外-可见光光谱测试 |
| 2.3.4 原子力显微镜测试 |
| 2.3.5 电容-电压测试 |
| 第三章 CdTe纳米晶太阳电池的阳极界面修饰研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于阳极界面修饰的CdTe纳米晶太阳电池器件制备 |
| 3.2.1 阳极界面材料的确定 |
| 3.2.2 器件制备过程 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 不同阳极界面材料对器件性能的影响 |
| 3.3.2 不同厚度Au对器件性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 CdTe NC/Zn O异质结太阳电池制备与研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CdTe NC/ZnO异质结太阳电池器件制备 |
| 4.2.1 溶胶-凝胶法制备ZnO、AZO和IZO薄膜 |
| 4.2.2 CdTe NC/ZnO异质结太阳电池制备过程 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 不同掺杂对器件的影响 |
| 4.3.2 “正向偏压”处理对器件的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）ZnO异质结太阳能电池模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 太阳辐射 |
| 1.2 太阳能的利用方式及光伏发电的特点 |
| 1.3 太阳能电池的现状及前景 |
| 1.4 太阳能电池种类 |
| 1.5 薄膜太阳能电池特点及结构 |
| 1.5.1 薄膜太阳能电池的特点 |
| 1.5.2 薄膜太阳能电池结构 |
| 2 太阳能电池的基本原理 |
| 2.1 半导体pn结与pin结 |
| 2.2 半导体异质结及其能带图 |
| 2.3 太阳电池的光吸收 |
| 2.4 太阳能电池的主要性能参数 |
| 2.4.1 短路电流JSC |
| 2.4.2 开路电压Voc |
| 2.4.3 输出功率 |
| 2.4.4 填充因子FF |
| 2.4.5 转换效率Eff |
| 2.5 本章小结 |
| 3 AMPS-1D软件概论 |
| 3.1 AMPS-1D软件简介 |
| 3.2 AMPS-1D计算方法 |
| 3.3 运行AMPS的步骤 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 异质结电池的物理模型及典型性能 |
| 4.1 材料在太阳能电池方面的应用 |
| 4.1.1 ZnO在太阳能电池方面的应用 |
| 4.1.2 CIGS在太阳能电池方面的应用 |
| 4.1.3 CZTS在太阳能电池方面的应用 |
| 4.1.4 NiO在太阳能电池方面的应用 |
| 4.2 材料的结构与性质 |
| 4.2.1 ZnO材料的晶体结构与性质 |
| 4.2.2 ZnO的缺陷与掺杂 |
| 4.2.3 CIGS材料的晶体结构与性质 |
| 4.2.4 CIS材料的缺陷与掺杂 |
| 4.2.5 CZTS材料的晶体结构与性质 |
| 4.2.6 NiO材料的晶体结构与性质 |
| 4.3 n-ZnO/i-ZnO/p-CIGS电池物理模型与典型结果 |
| 4.4 n-ZnO/i-ZnO/p-CZTS电池物理模型与典型结果 |
| 4.5 n-ZnO/i-ZnO/p-NiO电池物理模型与典型结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 各种条件对n-ZnO/i-ZnO/p-CZTS太阳能电池性能的影响 |
| 5.1 i层厚度对太阳能电池性能的影响 |
| 5.2 n层掺杂浓度对太阳能电池性能的影响 |
| 5.3 p层掺杂浓度对太阳能电池性能的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 各种条件对n-ZnO/i-ZnO/p-CIGS太阳能电池性能的影响 |
| 6.1 i层厚度太阳能电池性能的影响 |
| 6.2 n层掺杂浓度对太阳能电池性能的影响 |
| 6.3 p层掺杂浓度对太阳能电池性能的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 各种条件对n-ZnO/i-ZnO/NiO太阳能电池的影响 |
| 7.1 i层厚度对太阳能电池性能的影响 |
| 7.2 n层掺杂浓度对太阳能电池性能的影响 |
| 7.3 p层掺杂浓度对太阳能电池性能的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
| 致谢 |
（10）Cu2O/ZnO p-n结与TiO2染料敏化太阳能电池的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太阳能电池发展简介 |
| 1.1.1 晶体硅太阳能电池(Silicon Solar Cells) |
| 1.1.2 薄膜太阳能电池(Thin Film Solar Cells) |
| 1.1.3 多结叠层太阳能电池(Multijunction Solar Cells) |
| 1.1.4 有机太阳能电池(Organic Solar Cells) |
| 1.1.5 染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cells) |
| 1.1.6 量子点敏华太阳能电池(Quantum Dot Cells) |
| 1.2 纳米材料制备方法 |
| 1.2.1 电化学沉积技术(Electrochemical Deposition) |
| 1.2.2 水热法 |
| 1.2.3 脉冲激光沉积技术(Pulsed Laser Deposition,PLD) |
| 1.2.4 化学气相沉积技术(Chemical Vapor Depositon,CVD) |
| 1.2.5 热蒸镀镀膜技术(Thermal Evaporator) |
| 1.2.6 溅射镀膜技术(Sputtering) |
| 1.3 课题的提出和主要研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 实验原料与仪器 |
| 2.2 Cu_2O/ZnO异质结的制备 |
| 2.2.1 ZnO纳米棒阵列的制备 |
| 2.2.2 Cu_2O薄膜的制备 |
| 2.3 TiO_2、电解质和对电极的制备 |
| 2.3.1 TiO_2纳米棒阵列的制备 |
| 2.3.2 电解质的制备 |
| 2.3.3 对电极的制备 |
| 2.4 染料敏化太阳能电池的组装 |
| 2.4.1 研究电解质的影响 |
| 2.4.2 研究对电极的影响 |
| 2.4.3 研究TiO_2工作电极放置时间的影响 |
| 2.5 结构与性能表征 |
| 2.5.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.5.2 X射线衍射(XRD) |
| 2.5.3 光电性能测试 |
| 2.5.4 外量子效率(EQE) |
| 第三章 Cu_2O/ZnO p-n异质结的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果讨论 |
| 3.2.1 ZnO纳米棒阵列的物相与形貌表征 |
| 3.2.1.1 物相分析 |
| 3.2.1.2 溶液浓度对ZnO纳米棒阵列形貌的影响 |
| 3.2.1.3 ZnO纳米管阵列的形貌表征 |
| 3.2.2 Cu_2O薄膜的物相分析与形貌表征 |
| 3.2.2.1 物相分析 |
| 3.2.2.2 Cu_2O薄膜的形貌表征 |
| 3.2.3 Cu_2O/ZnO异质结的物相分析与形貌表征 |
| 3.2.3.1 物相分析 |
| 3.2.3.2 Cu_2O/ZnO异质结的形貌表征 |
| 3.2.4 Cu_2O/ZnO异质结的光电性能表征 |
| 3.2.5 Cu_2O/ZnO异质结的外量子效率(EQE)测试 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 TiO_2基染料敏化太阳能电池的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 电解质对染料敏化太阳能电池性能的影响 |
| 4.1.2 对电极对染料敏化太阳能电池性能的影响 |
| 4.2 结果讨论 |
| 4.2.1 TiO_2纳米棒阵列的物相与形貌表征 |
| 4.2.1.1 物相分析 |
| 4.2.1.2 形貌表征 |
| 4.2.2 电解质对染料敏化太阳能电池性能的影响 |
| 4.2.2.1 光电性能表征 |
| 4.2.2.2 电化学交流阻抗分析 |
| 4.2.3 对电极材料对染料敏化太阳能电池性能的影响 |
| 4.2.3.1 对电极形貌表征 |
| 4.2.3.2 光电性能表征 |
| 4.2.3.3 电化学交流阻抗分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 全文总结 |
| 研究进一步开展设想 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文及参与研究项目 |
四、n-ZnO/p-CuInSe_2多晶异质结薄膜太阳电池的光电流和转换效率的理论计算（论文参考文献）
- [1]薄膜太阳电池研究进展和挑战[J]. 张传军,褚君浩. 中国电机工程学报, 2019(09)
- [2]硒化物半导体材料的制备及其光电器件应用研究[D]. 陈烁. 浙江大学, 2018(12)
- [3]SnTe缓冲层在CdTe薄膜太阳电池背接触中的应用[D]. 翁泽平. 浙江大学, 2018(07)
- [4]氧化亚铜的制备及其异质结光电、光电化学器件的研究[D]. 牛文哲. 浙江大学, 2017(04)
- [5]碲化镉薄膜太阳电池背场缓冲层及电池制备研究[D]. 肖迪. 中国科学技术大学, 2017(01)
- [6]Cu2O基薄膜制备及其异质结特性研究[D]. 自兴发. 云南师范大学, 2016(05)
- [7]CZTS/In2S3异质结的数值模拟及相关研究[D]. 林灵燕. 福州大学, 2015(07)
- [8]阳极界面及掺杂调控高效碲化镉纳米晶太阳电池研究[D]. 朱娇燕. 华南理工大学, 2015(12)
- [9]ZnO异质结太阳能电池模拟研究[D]. 龚述娟. 西华大学, 2015(06)
- [10]Cu2O/ZnO p-n结与TiO2染料敏化太阳能电池的制备及性能研究[D]. 尚明伟. 青岛科技大学, 2014(05)