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oe1(光电查) - 科学论文

25 条数据
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  • 采用透明导电氧化物（TCO）作为光分束器对光学分束系统效率的数值评估

    摘要： 在本研究中，我们模拟了太阳能电池组合的J-V特性以评估光学分光系统中的效率。采用两种不同的透明导电氧化物（TCO）作为分光器（ITO和SnO2:F）。根据Drude理论，使用不同浓度值对TCO的光谱响应进行建模。随后，通过SCAPS 1-D软件模拟电池的J-V特性，将每种TCO获得的光谱响应叠加到太阳光谱上，从而得到相应光谱。结果表明，当使用ITO作为分光器时，该系统中的太阳能电池可实现超过17%的效率，且两个电池均获得正向增益。

    关键词： 分光系统、太阳能电池模拟、透明导电氧化物、SCAPS（软件）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 高电阻率透明（HRT）层对碲化镉太阳能电池影响的数值模拟研究

    摘要： 本研究采用太阳能电池电容模拟器（SCAPS-1D）分析碲化镉（CdTe）基太阳能电池的特性。研究旨在探索通过在传统电池结构中添加高阻透明（HRT）层来提升CdTe太阳能电池效率的潜力。为此，研究者在CdTe太阳能电池的硫化镉（CdS）窗口层与透明导电氧化物（TCO）层之间提出了新型HRT层结构。本文模拟结果对比了四种含三种不同HRT材料的结构与传统设计方案。研究确定了传统设计（SnO2/CdS/CdTe/MoTe2）在有/无HRT层情况下的最优参数组合。结果表明：采用Zn2SO4作为HRT层时，由于背接触区复合损耗降低和势垒高度减小，电池效率获得提升。该优化电池（仅20nm HRT层+25nm CdS窗口层）实现了17.61%的效率（开路电压0.92V，短路电流密度25.41mA/cm2，填充因子75.35%），而参考电池（无HRT层，4000nm厚CdTe吸光层）效率为17.01%。但所提电池的归一化效率随温度升高呈线性下降。

    关键词： SCAPS-1D、太阳能电池、碲化镉、高阻透明层、数值模拟

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池的优化：理论与实验研究

    摘要： 本研究对CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池进行了实验与理论研究。针对效率达13.32%的钙钛矿太阳能电池实验结果进行了理论验证。通过优化螺-OMeTAD与钙钛矿厚度对电学输出参数（开路电压Voc、短路电流密度Jsc、填充因子FF和光电转换效率PCE）的影响研究发现：当空穴传输材料与吸光层厚度分别优化至100纳米和400纳米时，电池效率可提升至15.50%。研究讨论了吸光层扩散长度的重要性。为进一步提升效率，通过将缺陷密度（NT）从实验值10^16 cm^-3调控至理论值10^10 cm^-3，最终实现了20.26%的转换效率。本工作阐明了厚度优化与缺陷密度降低（通过提升薄膜制备质量）对该类太阳能电池性能提升的重要性，并研究了采用更高功函数背接触材料的实际意义。

    关键词： SCAPS，钙钛矿太阳能电池，太阳能电池建模，太阳能电池优化

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • CdS-CIGS界面构型对Cu(In,Ga)Se2太阳能电池性能影响的数值分析

    摘要： 采用一维太阳能电池模拟软件包（SCAPS）分析了CdS-CIGS界面构型对CIGS太阳能电池性能的影响。我们模拟了两种电池模型的电流-电压特性：一种在CdS-CIGS界面具有施主型缺陷（OVC模型），另一种具有受主型缺陷（P+模型）。根据这些CIGS表面构型的厚度、缺陷密度和载流子寿命，讨论了它们对电学参数的优缺点。模拟结果表明，当P+层厚度和缺陷密度增加时，由于J-V特性出现严重畸变，该模型性能较差。另一方面，OVC层对CIGS太阳能电池的性能起着关键作用。当施主缺陷密度在10^13 - 10^15 cm^-3范围内、载流子寿命在0.02 - 1 ns范围内、OVC层厚度在200 - 400 nm范围内时，OVC模型可获得更优性能。

    关键词： P+层，OVC层，SCAPS-1D，畸变，CdS-CIGS界面

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过导带偏移工程比较不同电子传输层材料对CH3NH3Pb(I1-xBrx)3基钙钛矿太阳能电池的性能优化

    摘要： 数值模拟能够为太阳能电池中的载流子传输机制及其性能影响因素提供物理层面的深入理解。本文采用SCAPS模拟器对基于混合钙钛矿(CH3NH3Pb(I1-xBrx)3)的钙钛矿太阳能电池(PSC)进行了数值模拟。通过对比分析不同电子传输层(ETLs)的导带偏移量(CBO)，并选用Spiro-OMeTAD作为空穴传输层(HTL)。在所研究的ETLs中，CdZnS表现最优，实现了25.20%的功率转换效率(PCE)。研究还通过调节ETL和Spiro-OMeTAD层的掺杂浓度以及钙钛矿光吸收层的厚度来优化PSC的PCE。结果表明：CdZnS基ETL的最佳掺杂浓度为10^21 cm^-3，Spiro-OMeTAD的最佳掺杂浓度为10^20 cm^-3。600纳米厚的钙钛矿层被证实是实现高效PSC设计的理想厚度。为进行初始参数设定和数值模型验证，采用了具有优异稳定性（一年以上保持约13% PCE）的n-i-p结构(ITO/TiO2/CH3NH3Pb(I1-xBrx)3/Spiro-OMeTAD/Au) PSC光伏数据。这些数值模拟结果揭示了光伏器件的最佳性能参数，可为开发高效PSC提供重要参考依据。

    关键词： 功率转换效率，空穴传输层，电子传输层，导带偏移工程，SCAPS，钙钛矿太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用金属功函数偏移接触的无电荷传输层钙钛矿太阳能电池数值模拟

    摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSCs）是研究领域发展最快的光伏技术之一。为实现更高转换效率，钙钛矿吸光层通常夹在电子传输层和空穴传输层等电荷传输层（CTLs）之间。然而制备无缺陷多层PSC具有挑战性，且电荷传输层及其与钙钛矿的界面会加剧复合、迟滞效应并导致稳定性差。本研究采用功函数偏移接触模拟了无电荷传输层（即无电子/空穴传输层）的PSC。该器件无需传输层，通过钙钛矿层间电场实现载流子收集——该电场由功函数分别为4.35eV（阴极）和5.25eV（阳极）的两种金属（可通过自组装单分子层技术实现）形成。模拟的无CTL PSC在250nm厚钙钛矿吸光层（体缺陷密度2.5×1013 cm?3）条件下，展现出JSC=17.8 mA·cm?2、VOC=712 mV、FF=68.5%及PCE=8.7%的性能。进一步系统研究了前电极功函数（FEW）、前电极透光率、钙钛矿厚度及体缺陷密度对器件性能的影响。能带图分析表明：前后电极功函数差越大、透光性越高、钙钛矿层越厚且缺陷密度越低时，无CTL PSC的光伏效应更优。优化后的器件参数为JSC=19.9 mA·cm?2、VOC=726 mV、FF=66.8%及PCE=9.7%。该设计为下一代无界面缺陷与迟滞效应的PSC开辟了新途径。

    关键词： 模拟、吸收、SCAPS-1D、电荷传输层、金属功函数、钙钛矿太阳能电池、透明度

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 缺陷对CdS/CdTe异质结太阳能电池影响的研究

    摘要： 采用SCAPS仿真软件对以CdTe为吸收层的异质结太阳能电池进行模拟研究。通过分析缺陷浓度与电荷态的变化对光伏性能参数的影响发现：为获得更高的光电转换效率，必须将吸收层缺陷浓度降至最低水平；同时缺陷电荷类型对太阳能电池光伏性能参数也具有重要影响。

    关键词： 异质结、SCAPS-1D、薄膜、CdTe、缺陷、太阳能电池模拟

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019年6月16日-2019年6月21日）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 多结太阳能电池量子效率分析与提升

    摘要： 光伏发电一直被视为无需使用化石燃料的最重要电力来源。与太阳能接收的可用性和丰富性所蕴含的潜力相比，人类对光伏的依赖程度明显偏低，主要障碍在于电池效率。多结太阳能电池是解决效率问题的卓越构想。本文提出了一种五层四结太阳能电池模型，重点实现太阳光能接收光谱的最大化转换。文中展示了最终的能带图、电流-电压特性及量子效率。所开发电池的填充因子为43.61%，最高量子效率达76.198%。通过与既往文献对比，发现该电池的填充因子和量子效率均有显著提升。

    关键词： 光伏技术，太阳能电池，SCAPS-1D，量子效率，多结

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 使用SCAPS软件模拟CIGS太阳能电池上的双缓冲层

    摘要： 在铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池中，缓冲层介于吸收层与窗口层之间，在界面电学性能方面起着重要作用。硫化镉（CdS）常被用作CIGS电池的缓冲层。除镉的毒性外，CdS的主要缺陷是其相对较窄的禁带宽度（2.4电子伏特），可能导致因寄生吸收而产生电流损失。为减少CdS的使用，我们尝试采用其他缓冲层替代CdS并优化缓冲层结构。通过SCAPS-1D软件进行数值模拟，探究不同缓冲层材料（CdS和硒化锌ZnSe）对铜铟镓硒（CuInGaSe2）太阳能电池性能的影响。对比分析了模拟器件的主要光伏参数：开路电压、短路电流密度、填充因子及转换效率（η）。结果表明不同缓冲材料及厚度对电池性能具有显著影响。本模拟中将CdS缓冲层替换为禁带宽度更宽的ZnSe材料，但由于能带排列不佳，此类电池效率低于采用CdS缓冲层的CIGS器件。为提升CIGS电池的短波吸收能力与转换效率，我们模拟了新型CdS/ZnSe双层缓冲层结构。经优化的双层缓冲层电池效率从传统同厚度CdS缓冲层电池的18.47%提升至19.01%。

    关键词： SCAPS，铜铟镓硒，缓冲层

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [由IEEE 2019年TEQIP III计划赞助的国际微波集成电路、光子学与无线网络会议(IMICPW) - 印度蒂鲁吉拉帕利(2019年5月22日-24日)] 2019年TEQIP III赞助国际微波集成电路、光子学与无线网络会议(IMICPW) - 一种以ZnO-Cu?O作为电子传输材料-空穴传输材料的新型钙钛矿太阳能电池

    摘要： 钙钛矿太阳能电池凭借超过20%的功率转换效率，在新兴光伏技术中占据了显著地位。各类电子传输材料(ETM)、钙钛矿吸光层和空穴传输材料(HTM)的发展有效提升了电池效率与稳定性。其中以ZnO替代TiO2作为ETM是重要突破——ZnO不仅具有与TiO2相似的材料特性，还具备更优的电子迁移率，且制备工艺更简便、成本更低。近期研究发现，储量丰富的无机p型材料氧化亚铜(Cu2O)有望取代Spiro-OMeTAD成为空穴传输材料的最佳选择。 本文采用SCAPS 1D软件评估了以ZnO为ETM、Cu2O为HTM的平面CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池性能。ZnO与Cu2O的组合既改善了电荷传输效率又降低了成本。模拟结果显示，该CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池的整体转换效率达22.77%。通过SCAPS软件对比分析了采用Spiro-OMeTAD、CuI、CuSCN和NiO等不同空穴传输材料时ZnO作为ETM的CH3NH3PbI3电池性能，结果表明ZnO-Cu2O这对ETM-HTM组合是CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池的可靠配置方案。

    关键词： 钙钛矿，电子传输材料，空穴传输材料，SCAPS 1D软件

    更新于2025-09-16 10:30:52