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通过带隙梯度调控的Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池特性
摘要： 比较了CIGSe-1和CIGSe-2吸收层在能带梯度（Eg梯度）下的性能表现，该梯度通过在背区掺入更高镓含量实现。CIGSe吸收层背部高镓区域较宽的深度范围会因镓相关缺陷及缺陷团簇增多而降低其性能。因此，对于背部具有更宽带隙的能带梯度CIGSe层，适当的能带梯度设计可提升其性能表现。
关键词： CIGSe、带隙梯度、缺陷、表面势、太阳能电池
更新于2025-11-14 17:28:48
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采用掠入射X射线衍射技术表征薄膜太阳能电池中Cu(In1-xGax)Se2吸收层晶格参数梯度
摘要： Cu(In1-xGax)Se2（CIGS）吸收层中的In或Ga梯度会导致吸收层晶格参数变化，进而引发与CIGS太阳能电池吸收能力直接相关的吸收层带隙梯度。我们采用掠入射X射线衍射（GIXRD）技术对CIGS吸收层的晶格参数深度分布进行表征，从而确定吸收层中In或Ga的梯度分布，并研究其带隙梯度特性。当掠入射角从0.50°增至5.00°时，CIGS吸收层的a和c晶格参数分别从5.7776(3)?和11.3917(3)?逐渐降至5.6905(2)?和11.2114(2)?。晶格参数随入射角的深度分布特征与吸收层中In/Ga组分沿深度方向的垂直变化规律一致，这种变化源于同晶位共占的In与Ga离子半径差异。根据GIXRD数据精修参数的深度分布结果，CIGS吸收层的带隙在1.222至1.532 eV范围内呈现梯度分布。该方法通过GIXRD数据精修晶格参数（基于晶格参数或晶胞体积变化符合Vegard定律的良好近似假设），实现了对带隙深度分布的非破坏性推测。
关键词： 维加德定律、Cu(In1-xGax)Se2吸收层、深度剖析、带隙梯度、掠入射X射线衍射技术
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于Sb2S3吸收层的双阶段太阳能光伏电池建模及三种不同缓冲层组合研究
摘要： 太阳能电池研究因其清洁环保的特性一直备受关注。然而，为克服高成本和中等效率的局限，寻找具有最优性能-成本比的高效太阳能电池设计方案始终存在激烈竞争。近期，由于储量丰富、成本低廉、无毒且具有高光学吸收特性，硫化锑（Sb2S3）作为薄膜太阳能电池的吸光层材料受到广泛关注。但其性能仍不及硅基电池。本研究采用两阶段模拟方法设计基于Sb2S3吸光层的异质结太阳能电池以提升效率：初始模拟阶段通过优化Sb2S3吸光层厚度、缺陷密度、复合效应（辐射复合、俄歇复合）、载流子浓度，以及缓冲层厚度与吸收系数进行结构配置优化，同时初步优化了器件的串联/并联电阻及吸光层/缓冲层界面的导带偏移量（CBO）；在第二阶段模拟中，通过优化最佳背接触金属功函数、吸光层带隙渐变结构和温度实现效率提升。该两阶段优化最终获得约24.81%的效率，高于传统薄膜太阳能电池。针对Sb2S3吸光层太阳能电池的最优结构配置建议：采用0.26 eV正CBO（如ZnS缓冲层）、5.1 eV背接触金属功函数（如Mo、Au）以及1.31至1.62 eV的带隙渐变窗口。
关键词： 导带偏移，硫化锑太阳能电池，功函数，带隙梯度，模拟
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用带隙渐变和嵌入金等离子体纳米粒子提升超薄铜铟镓硒太阳能电池的效率
摘要： 本研究旨在提高铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池的效率。为此，采用SILVACO公司的技术辅助计算机设计（TCAD）ATLAS程序对吸收层进行组分梯度调控。结果表明，开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、填充因子（FF）和光电转换效率（η）等输出参数均获得显著提升。为进一步提高电池性能，在ZnO窗口层顶部负载了金等离子体散射纳米颗粒。等离子体纳米颗粒能够限制、吸收、调控或散射入射光。通过采用球形金纳米颗粒，观察到该电池的光吸收较参考平面CIGS太阳能电池有显著增强。经金纳米颗粒修饰的超薄带隙梯度CIGS太阳能电池实现了最高19.01%的效率。
关键词： 表面等离子体、铜铟镓硒、带隙梯度、时域有限差分法、光捕获
更新于2025-09-19 17:13:59
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固-气H?S反应对CZTSSe薄膜生长及12.62%效率器件光伏性能的影响
摘要： 我们采用优化的SLG-Mo/Zn/Cu/Sn（MZCT）叠层结构制备了CZTSSe薄膜，并通过该叠层结构阐明了锌元素挥发现象。在硫硒化过程中引入H2S气体有效调控了薄膜的S/(S+Se)比例并抑制锌挥发。与硒化过程不同，硫硒化过程中前驱体表面会形成稳定的ZnSSe薄膜。该ZnSSe薄膜的形成抑制了锌挥发，既有利于控制薄膜化学计量比，又对晶体生长起关键作用。此外，采用H2S的硫硒化过程在ZnSSe层深度方向形成了S/(S+Se)比例梯度。这种特性的ZnSSe层导致CZTSSe吸收层产生带隙梯度。最终通过优化的退火工艺，我们实现了认证光电转换效率达12.62%的世界纪录级CZTSSe太阳能电池，以及1.1761平方厘米（厘米级）尺寸下11.28%的转换效率。
关键词： 碲锌镉硫硒化合物、硫化氢气体、光伏、硫硒化处理、锌挥发、薄膜、带隙梯度
更新于2025-09-16 10:30:52
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高性能带隙渐变无铅无空穴传输层钙钛矿太阳能电池的建模
摘要： 本研究通过太阳能电池电容模拟器（SCAPS）对一种新型无铅、无毒且无需空穴传输材料（HTM）的钙钛矿太阳能电池（PSC）结构（玻璃/FTO/ZnO/CH3NH3SnI3(1-x)Brx/背接触层）进行了建模与优化。通过调节溴掺杂含量，将CH3NH3SnI3(1-x)Brx吸光层的带隙调控在1.3 eV至2.15 eV范围内。作为对比，同时建模了优化后的铅基PSC。经参数优化后，该电池获得16.30%的功率转换效率（PCE）、1.02 V的开路电压（Voc）、22.23 mA/cm2的短路电流密度（Jsc）及0.72的填充因子（FF）。与现有文献报道相比，这些结果展现出显著提升，可为研发兼具经济性、环保性且效率进一步提升的钙钛矿太阳能电池提供指导。
关键词： 无铅钙钛矿太阳能电池，SCAPS，带隙梯度，无空穴传输层
更新于2025-09-11 14:15:04