上海微系统所揭示利用光注入提升硅异质结太阳电池光电转换效率的物理机制news领养.solarbe领养
发布时间:2022-09-07 14:37:27 来源:万创机械网
近日,上海微系统所微系统技术重点实验室新能源技术中心刘正新团队在非晶硅/晶体硅异质结(SHJ)太阳电池的掺杂非晶硅(a-Si:H)薄膜中发现到反常Staebler-Wronski效应,并证明该反常效应是利用光注入提升SHJ太阳电池光电转换效率的物理本质。该成果于2022年5月13日以“Light-induced activation of boron doping in hydrogenated amorphous silicon for over 25% efficiency silicon solar cells”为题发表在Nature Energy(https://doi.org/10.1038/电子尺s41560-022-01018-5,影响因子60.868)。
1977年,美国电气工程师大卫·L·施泰布勒(David L. Staebler)和宾夕法尼亚州立大学的电气工程师、名誉教授克里斯托弗·R·朗斯基(Christopher R. Wronski)在实验室首次发现光照会降低a-Si:H薄膜的暗电导率,这种现象后来被命名为“Staebler-Wronski效应”,该现象对非晶硅光电器件的可靠性造成了巨大的困扰,也影响了非晶硅薄膜太阳电池的开发利用。
非晶硅领域认为薄膜中H原子的主要存在形式是Si-H共价键。2020年,刘文柱等人基于大量实验数据,发现上述结构模型并非永恒成立,结合FTIR、SIMS、TA、Sinton Lifetime Tester、Keithley和DFT等多种技术手段,证明掺杂a-Si:H中存在数量密度高达1021 cm-3以上的桥键弱H原子,它们会“毒害”a-Si:H网络中B、P原子的掺杂效率。当利用光照射(光注入)或者印加电场(电注入)给予大于0.88 eV的桌上车床能量子时,这些弱H原子获得足够能量并在晶格中发生扩散或跳跃,进而重新激活B、P原子,B掺杂p型a-Si:H薄膜的暗电导率显著上升,属于明显的“反常Staebler-Wronski效应”(图a)。撤去光照后,暗电导率逐渐衰减到光照前的初始值(图b)。我们发现该暗电导率的衰减行为可描述为Debye衰减和Williams-Watts衰减的组合,气球前者表示H原子自由扩散,后者表示H原子在化学键之间跳跃(图c)。进一步比对太阳电池的性能参数,我们发现“反常Staebler-Wronski效应”可以定量描述SHJ太阳电池利用光注入提升光电转换效率和暗态衰减现象。借助于60倍标准太阳光的强光照射光注入工艺,在工业生产的大尺寸SHJ太阳电池上获得了25%以上的高转换效率(图d, e;德国、中国第三方独立认证)。
进一步研究发现,P掺杂的n型a-Si:H在太阳光的照射下暗电导率可以提高100倍以上。因此铸铁阀,利用“反常Staebler-Wronski效应”,可以进一步研究提升SHJ太阳电池光电转换效率的物理机制和工艺技术。
该论文第一作者是刘文柱、石建华、张丽平和韩安军,通讯作者是刘文柱、刘正新,以上作者均就职于中科院上海微系统所。该研究得到了国家自然科学基金青年项目(62004208)、国家自然科学基金面上项目(62074153)和上海市科技创新行动(22ZR1473200;19DZ1207602)的支持。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41560-022-01018-5
临沧中广欧特斯中央空调维修
陇县方太油烟机维修
和硕樱花油烟机维修
东安麻将机维修
-
听装啤酒的包装及灌装的发展二家电泵汾阳光栅螺柱户外手表Trp
听装啤酒的包装及灌装的发展(二)现代啤酒工艺广泛使用电脑识别系统和数字显示仪器协助机械化灌装操作,保证啤钣金酒质量在灌装过程中不受影响。卸听机能自动查出以下听罐制造缺陷:油污、
04月18日 11:10
-
山西召开农机维修网点建设培训会五金冲压剥线机脚链车腊陶瓷原料Trp
电导率仪山西召开农机维修点建设培训会导读: 近日,山西省农机局在平遥县省农业机械化学校召开了全省农机维修点建设培训会议,来自全省11个市的农机局管理科长及农机维修点技术骨干共248人参
04月18日 07:48
-
造纸机械用空套绳轮装置食用菌锯石机多模跳线选果机棱镜Trp
造纸机械用空套绳轮装置长沙原文维护中...中纸是国内大型的纸业交易市场与纸业门户在我国首个钢结构国家住宅产业化基地——杭萧钢构位于杭州的新型建筑工业化钢结构建筑生产制造基地站,提
04月18日 06:37
-
美国加州小型无人机投入农业领域层压机法兰蝶阀频率元件日常保洁螺母Trp
美国加州小型无广告伞人机投入农业领域目前,美国约有2100家计算机要接收数宇信号有多种通讯方式公司和个人拥有联邦政府的许可,能将无人机用于农业生产。 在2016年6月下旬,美国液压油泵是运
04月18日 06:08
-
香港塑企致力开发航空座椅上滤袋打印机燃油箱模切胶带纸管机Trp
香港塑企致力开发航空座椅(上)香港塑料注塑生产商力嘉精密有限公司和一些本地同行牵手香港政府建立了据称中国首个管理咨询本地所有的航空座椅制造企业。他们合作开发的首个用于空客A340的航
04月17日 23:25
-
两会热议人工智能和智能制造龙头房企转型植脚踏吊篮启东护角涤纶纤维工具书Trp
两会热议人工智能和智能制造,龙头房洗衣设备企转型植入“硬核”科技两会热议人工智能和智能制造,龙头房企转型植入“硬核”科技人工智能、等高科技产业已从探路模式进入快车道,国内知名
04月17日 18:39