Ga3+摻雜、電子傳輸層在ZnO-Si異質結太陽能電池中的應用和研究.pdf

1、寬帶隙半導體異質結技術，量子點技術，半導體摻雜技術和載流子傳輸層技術等新型光伏增效技術，被認為具有應用前景的，能大幅提高光伏電池光電轉換效率的新技術。本課題選用寬帶隙半導體ZnO，運用溶膠凝膠法，首先制備出ZnO量子點溶膠。并在此基礎上進行金屬離子摻雜，和復合納米石墨電子傳輸層。并將其應用于晶硅太陽能電池中，研究并探討了新技術對太陽能電池性能的影響。新技術的引入主要針對傳統(tǒng)晶硅太陽能電池中存在的光捕獲損失、串聯(lián)電阻損失、熱/量子損失以及

2、載流子再復合損失。
　　1、采用溶膠凝膠法制備ZnO量子點溶膠。通過添加表面活性劑(PVP)，并研究PVP的濃度對量子點尺寸的影響。量子點尺寸控制在10nm以下。通過浸漬沉積方法和快速退火，制備出所需的ZnO量子點/Si異質結太陽能電池。主要利用ZnO較強的紫外吸收性能，量子點多重激子效應，異質結良好的載流子分離作用。提高晶硅太陽能電池的光、電性能參數(shù)，從而提高光電轉換效率（PCE提高7％）。
　　2、在ZnO量子點基礎上，

3、對其進行Ga3+摻雜。保留ZnO量子點原有特性的基礎上，解決ZnO是高阻半導體的缺陷。Ga3+摻雜能使ZnO形成n-型摻雜半導體，使半導體內(nèi)本征載流子濃度增加，降低材料的電阻率，從而提高光生電子在材料內(nèi)的傳輸效率。同時研究了不同摻雜濃度的Ga3+:ZnO對晶硅太陽能電池性能的影響。Ga3+摻雜ZnO量子點敏化晶硅太陽能電池的各項性能參數(shù)較未摻雜時均有不同層度的提高，光電轉換效率提高了5.65％。
　　3、電子傳輸層的主要作用是運輸

4、和收集光生載流子。由于電子在異質結中的轉輸方向是準二維（與異質結界面平行），所以光生電子的傳輸受到一定影響。本課題選用納米級石墨（Φ≈30nm）作為電子傳輸層，利用其本身的良好導電性和高本征載流子濃度，有效屏蔽電離雜質散射和壓電散射，使得晶硅太陽能電池的電子遷移率大幅提升，從而提高光生電子的收集效率，提高太陽能電池的短路電流密度。光電轉換效率有明顯提高,和ZnO/Si異質結太陽能電池相比提高了10.1％，和Ga3+:ZnO/Si太陽能電