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磁控溅射四元靶材法制备17.5%效率CIGS电池研究 被引量:7
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作者 欧阳 庄大明 +3 位作者 张宁 刘沅东 赵明 余新平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2994-2998,共5页
使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn_(1-x) Ga_xSe_2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H_2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H_2Se浓度从1%提高到5%时,随着H_2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,减少... 使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn_(1-x) Ga_xSe_2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H_2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H_2Se浓度从1%提高到5%时,随着H_2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,减少作为载流子复合中心的晶界缺陷,有利于提高电池开路电压和短路电流,最终提高电池效率。H_2Se浓度从5%进一步提高到10%时,虽然晶粒尺寸进一步增加,但是表面镓含量下降导致表面禁带宽度降低,电池开路电压没有进一步提高。通过先硒化后硫化热处理工艺,可得到表面和底部禁带宽度高于吸收层内部的U型能带结构。硫化处理后,电池平均开路电压从539 mV提高至619 mV,电池平均效率从14.1%提高至15.9%。在制备减反层MgF_2后,获得最高效率为17.5%的电池。 展开更多
关键词 铜铟镓硒 磁控溅射 太阳电池 靶材 效率
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退火温度对铜铟镓硒薄膜电学性能的影响 被引量:2
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作者 欧阳 赵明 +4 位作者 庄大明 孙汝军 郭力 李晓龙 曹明杰 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期745-750,共6页
使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn1-xGaxSe2,CIGS)四元陶瓷靶材制备沉积态预制膜,在240-550℃对预制膜进行退火处理,着重研究了退火温度对薄膜电学性能(载流子浓度及迁移率)的影响。结果表明:退火温度低于270℃时薄膜中存在CuSe低电阻相,CIGS... 使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn1-xGaxSe2,CIGS)四元陶瓷靶材制备沉积态预制膜,在240-550℃对预制膜进行退火处理,着重研究了退火温度对薄膜电学性能(载流子浓度及迁移率)的影响。结果表明:退火温度低于270℃时薄膜中存在CuSe低电阻相,CIGS薄膜的载流子浓度在1017-1019cm-3,迁移率在0.1 cm2·V-1·s-1左右,不适于作为太阳电池的吸收层;当退火温度高于410℃时薄膜中不存在CuSe相,薄膜具有10 cm2·V-1·s-1左右的较高迁移率,载流子浓度在1014-1017cm-3;退火温度高于410℃时,随着退火温度的升高薄膜晶粒长大,结晶性增强,此时薄膜内部缺陷减少,载流子浓度升高;对于用作太阳电池吸收层的CIGS,从载流子浓度及迁移率的角度评判,合适的退火温度区间为450-550℃。 展开更多
关键词 无机非金属材料 太阳电池 铜铟镓硒 溅射 电学性能
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串联电阻对不均匀铜铟镓硒电池性能的影响 被引量:1
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作者 欧阳 庄大明 +5 位作者 郭力 曹明杰 刘江 李晓龙 谢敏 宋军 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1561-1566,共6页
由于铜铟镓硒太阳电池的不均匀性以及电池输出特性的非线性,现有表征大面积电池的加权平均效率需要进行修正以便更好反映光伏组件的效率。由于串联电阻的增加常被认为可改善电池均匀性,因此本文针对串联电阻的影响进行重点研究。本文基... 由于铜铟镓硒太阳电池的不均匀性以及电池输出特性的非线性,现有表征大面积电池的加权平均效率需要进行修正以便更好反映光伏组件的效率。由于串联电阻的增加常被认为可改善电池均匀性,因此本文针对串联电阻的影响进行重点研究。本文基于太阳电池模型,假定大面积太阳电池可看作是多个小面积太阳电池单元并联而成的太阳电池单元组件。计算结果表明,并联光伏组件的效率比加权平均效率低;提高光伏组件的串联电阻能在一定程度上改善电池不均匀性,但未必能提高光电转换效率,这有赖于光伏组件的不均匀程度和其本身的串联电阻大小;当光伏组件本身的均匀性较好且串联电阻也较小时,提高光伏组件的串联电阻能提高光伏组件效率。 展开更多
关键词 铜铟镓硒 太阳电池 不均匀性 串联电阻 效率
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Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3混合球磨过程中的Cu(In,Ga)Se_2形成机制研究 被引量:1
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作者 李晓龙 赵明 +6 位作者 庄大明 巩前明 曹明杰 欧阳 郭力 孙汝军 高泽栋 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-5,共5页
对球磨时间不同的Cu2Se、In2Se3和Ga2Se3混合粉末进行热压烧结制备CIGS靶材,发现在球磨时间较短时靶材出现分层,随着球磨时间延长分层缺陷消失。由此考察了粉末在球磨过程中发生的物理化学变化及其对分层的影响。结果表明:Cu2Se、In2Se3... 对球磨时间不同的Cu2Se、In2Se3和Ga2Se3混合粉末进行热压烧结制备CIGS靶材,发现在球磨时间较短时靶材出现分层,随着球磨时间延长分层缺陷消失。由此考察了粉末在球磨过程中发生的物理化学变化及其对分层的影响。结果表明:Cu2Se、In2Se3和Ga2Se3三种硒化物粉末在球磨过程中发生机械合金化反应形成黄铜矿相Cu(In,Ga)Se2(CIGS)。随着球磨时间的延长,黄铜矿相结构Cu In Se2(CIS)首先在Cu-Se二元化合物表面产生,并随着Ga原子的扩散逐步形成CIGS四元相。当球磨时间达到48 h时,粉末由黄铜矿相CIGS和少量Ga2Se3组成。由于Cu2-xSe与CIGS晶体结构相近,因此通过外延反应的方式有效促进了CIGS的合成。球磨过程中Cu-Se二元相的消失和CIGS相的形成有助于抑制烧结过程中分层缺陷的产生。 展开更多
关键词 无机非金属材料 铜铟镓硒 机械合金化 热压烧结 靶材
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太阳电池器件参数提取的一种简单方法 被引量:1
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作者 欧阳 庄大明 +2 位作者 刘江 曹明杰 郭力 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2093-2097,共5页
为了较为简洁高效准确地获得串联电阻R_s、并联电阻R_(sh)、品质因子m、反向饱和电流J_0和光生电流J_(ph)等器件参数,提出一种利用太阳电池伏安特性曲线(J-V曲线)提取这些器件参数的简单方法。利用实验制备的几组铜铟镓硒(CIGS)太阳电池... 为了较为简洁高效准确地获得串联电阻R_s、并联电阻R_(sh)、品质因子m、反向饱和电流J_0和光生电流J_(ph)等器件参数,提出一种利用太阳电池伏安特性曲线(J-V曲线)提取这些器件参数的简单方法。利用实验制备的几组铜铟镓硒(CIGS)太阳电池的J-V曲线数据进行实例器件参数提取,并验证该方法具有的较高的准确性。此外,还将这几组铜铟镓硒太阳电池和国外高效率铜铟镓硒太阳电池进行对比,发现电池之间效率相差较大的原因。 展开更多
关键词 太阳电池 器件参数提取 拟合方法
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高密实率Cu(In,Ga)Se_2陶瓷靶材制备和性能研究 被引量:1
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作者 李晓龙 庄大明 +6 位作者 赵明 庄作隆 刘江 谢敏 曹明杰 欧阳 郭力 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2196-2199,共4页
采用热压烧结Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3混合粉末的方法制备CIGS四元陶瓷靶材。考察烧结温度、烧结压力对靶材的相组成、形貌、成分的影响。实验结果表明,在烧结温度较低时,首先获得CuInSe2三元黄铜矿相结构,随着烧结温度的升高,Ga元素不断... 采用热压烧结Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3混合粉末的方法制备CIGS四元陶瓷靶材。考察烧结温度、烧结压力对靶材的相组成、形貌、成分的影响。实验结果表明,在烧结温度较低时,首先获得CuInSe2三元黄铜矿相结构,随着烧结温度的升高,Ga元素不断向CIS中扩散,并获得均质的CIGS四元靶材。通过增大烧结压力,可提高靶材密度。烧结时间的延长,对靶材的密实率无明显影响。在烧结温度900℃,烧结压力45MPa的条件下,获得密实率超过96%的靶材。 展开更多
关键词 铜铟镓硒 陶瓷靶材 热压烧结 反应机制
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磁控溅射制备Nb掺杂IZO薄膜光电学性能研究
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作者 曹明杰 赵明 +4 位作者 庄大明 郭力 欧阳 孙汝军 詹世璐 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期649-654,共6页
通过磁控溅射方法制备一种新型薄膜晶体管有源层材料Nb掺杂的氧化铟锌(IZO)非晶薄膜(a-INZO)。运用XRD、光致发光、Hall测试等检测方法分析INZO薄膜微观结构、缺陷状态以及电学性能。光致发光结果表明,INZO相较于Ga掺杂的IZO(IGZO)具有... 通过磁控溅射方法制备一种新型薄膜晶体管有源层材料Nb掺杂的氧化铟锌(IZO)非晶薄膜(a-INZO)。运用XRD、光致发光、Hall测试等检测方法分析INZO薄膜微观结构、缺陷状态以及电学性能。光致发光结果表明,INZO相较于Ga掺杂的IZO(IGZO)具有更低的深能级缺陷密度。Hall效应测试结果表明,通过调节溅射过程中氧气流量可有效控制INZO薄膜载流子浓度,使之适合于制备薄膜晶体管(TFT)器件。INZO薄膜迁移率随载流子浓度的变化规律符合渗流传导模型,载流子浓度较低时,迁移率随载流子浓度增加而增加;载流子浓度较高时,迁移率下降,光学数据的分析表明其带尾态宽度较大,结构更无序。提高溅射基底温度可有效提高迁移率,但对薄膜无序度的改善并不明显。 展开更多
关键词 无机非金属材料 Nb掺杂IZO INZO 光致发光 迁移率 磁控溅射
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磁控溅射制备非晶铟镓锌氧化物薄膜的电学性能研究
8
作者 曹明杰 赵明 +4 位作者 庄大明 郭力 欧阳 李晓龙 宋军 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期51-54,共4页
采用中频交流磁控溅射法制备非晶铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜,用XRD、XRF、Hall测试等手段进行表征,研究了溅射电流、氧气流量等工艺参数对其电学性能的影响。结果表明,制备出的IGZO薄膜均为非晶结构,成分与靶材基本一致,电学性能对溅射电... 采用中频交流磁控溅射法制备非晶铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜,用XRD、XRF、Hall测试等手段进行表征,研究了溅射电流、氧气流量等工艺参数对其电学性能的影响。结果表明,制备出的IGZO薄膜均为非晶结构,成分与靶材基本一致,电学性能对溅射电流不敏感,而氧气流量的改变可显著影响薄膜的载流子浓度和Hall迁移率。随着氧气流量的增加,薄膜的载流子浓度先增加后减小,而Hall迁移率随着载流子浓度的提高而增加。透过率随着氧气流量的增大先提高然后稳定在90%以上。 展开更多
关键词 无机非金属材料 IGZO薄膜 非晶态半导体 磁控溅射 迁移率
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