硫硒化锑(Sb 2 (S 1-x Se x ) 3 )薄膜的溶液法制备及其太阳能电池性能研究
发布时间:2021-07-03 02:03
由于硫硒化锑(Sb2(S1-xSex)3)材料具有合适的光学带隙,丰富的元素储量,较高的稳定性等优点,在高效率、低成本的太阳能电池的应用方面得到了广泛的关注。作为一种新兴的光电材料,目前主要的研究方向包括发展方法制备高质量Sb2(S1-xSex)3薄膜、探索各功能层的最佳选择以及构建合适的器件结构来不断地提升Sb2(S1-xSex)3薄膜太阳能电池的光电转换效率。本论文将通过选择合适的原材料及其相应的溶剂来配制前驱体溶液,采用旋涂退火的方式制备Sb2(S1-xSex)3薄膜材料;探究不同投料比、不同界面层以及不同含量的添加剂对Sb2(S1-xSex)3薄膜的形貌、晶体结构、组份、带隙、能级位置以及缺陷等方面的影响。进一步,通过组装器件探究不同投料比、不同界面层以及不同含量的添加剂对器件性能的影响规律。本论文的内容可以概括为如下五个部分:第一章:主要介绍了太阳能电池研究的背景、工作原理以及分类,详细地介绍了硫硒化锑薄膜材料的特点及其太阳能电池发展的现状。随后提出了本论文的研究内容。第二章:介绍了一种新的溶液体系来调控Sb2(S1-xSex)3薄膜中S与Se的原子比例。研究通过配制Sb-S...
【文章来源】:中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】:119 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
图1.2光生伏特原理图丨5]??最终在界面薄层附近,P区带负电荷,N区带正电荷,这样就会形成一个内建电??场其方向是由N区指向P区的
?第1章绪论???于从N区经过空间电荷区漂移到P区的电荷数目;同样自由电子的扩散数目也??等于其漂移数目,所以空间电荷区没有净电流流过。??由上图1.2所示,太阳光照射到半导体表面时,当其光子能量大于半导体的??禁带宽度时就会在距离表面一定深度的位置被吸收。当这个距离表面的深度范??围大于PN结的宽度时,在半导体的空间电荷区、P区以及N区就会产生光生载??流子(电子_空穴对)。由于热运动,这些光生载流子会向各个方向移动。其中??产生在空间电荷区的光生电子-空穴对会被内建电场分离,电子很快会被推进N??区,空穴被推进P区。在空间电荷附近总的载流子浓度几乎为零。在P区中产??生的电子-空穴对,其中光生电子会向PN结边界扩散,一旦进入空间电荷区,??在内建电场的作用下很快被分离漂移进入N区,而光生空穴则留在P区;同理??在N区产生的电子_空穴对,空穴将会进入P区,而电子则留在N区。因此P??区会积累大量的非平衡空穴,N区有很多的非平衡电子被积累。这时便会形成一??个光生电场,它的方向与内建电场的方向相反。内建电场会被光生电场抵消,??同时在光生电场的作用下,P型半导体会带正电荷,N型半导体会带上负电荷。??此时光生电动势便产生了,即光伏效应,也就是下文所述的开路电压。若两端??接上负载时则有光生电流通过,这就实现了将光能转换为电能的过程。??1.3.2太阳能电池的伏安特性曲线及性能参数??太阳能电池性能的好坏可以用其器件的相关参数来直接衡量。下图1.3所示??的电路图是理想太阳能电池的等效电路图,包含因光照所产生电流的恒流源知、??理想的整流二极管和外接负载??I??t?丄?1?丄+??心?0?5乙?U?R
?第1章绪论???电流包括用来抵消二极管产生的结电流/D和供给负载的电流/。负载两端的电压??U、二极管的结电流/D和工作电流的大小都和负载电阻的大小有关系,但是??这不是唯一的决定因素。??因此,可以得出/的大小为??1?—?/ph?-?Id?(1)??根据扩散理论可知,二极管的结电流/D为??Id?=?^〇[exp?(^;)?-?1]?⑵??将(2)带入(1)可得??/?=?/ph-?/〇[exp(浩)—1]?(3)??这里的&是二极管的反向饱和电流,是二极管的节电压,q为电子电荷量,n??为理想系数是表示PN结的特性参数,通常为1?2;?kB为玻尔兹曼常数;T为??热力学温度。如果忽略不计电池的串联电阻办,此时就等于太阳能电池的两??端电压U。因此(3)式可以写为:??/=/ph-?/〇[exp(^)-l]?(4)??\?|??1??Ua?U〇c?V??图1.4理想太阳能电池的电流电压特性曲线??太阳能电池的工作电流就是当电池连接负载时流过负载的电流,太阳能电池的??工作电压即负载两端的电压。当负载阻值变化时,太阳能电池的工作电流和电??压也会相应地变化。太阳能电池的电流-电压特性曲线就是根据不同阻值的负载??6??
本文编号:3261637
【文章来源】:中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】:119 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
图1.2光生伏特原理图丨5]??最终在界面薄层附近,P区带负电荷,N区带正电荷,这样就会形成一个内建电??场其方向是由N区指向P区的
?第1章绪论???于从N区经过空间电荷区漂移到P区的电荷数目;同样自由电子的扩散数目也??等于其漂移数目,所以空间电荷区没有净电流流过。??由上图1.2所示,太阳光照射到半导体表面时,当其光子能量大于半导体的??禁带宽度时就会在距离表面一定深度的位置被吸收。当这个距离表面的深度范??围大于PN结的宽度时,在半导体的空间电荷区、P区以及N区就会产生光生载??流子(电子_空穴对)。由于热运动,这些光生载流子会向各个方向移动。其中??产生在空间电荷区的光生电子-空穴对会被内建电场分离,电子很快会被推进N??区,空穴被推进P区。在空间电荷附近总的载流子浓度几乎为零。在P区中产??生的电子-空穴对,其中光生电子会向PN结边界扩散,一旦进入空间电荷区,??在内建电场的作用下很快被分离漂移进入N区,而光生空穴则留在P区;同理??在N区产生的电子_空穴对,空穴将会进入P区,而电子则留在N区。因此P??区会积累大量的非平衡空穴,N区有很多的非平衡电子被积累。这时便会形成一??个光生电场,它的方向与内建电场的方向相反。内建电场会被光生电场抵消,??同时在光生电场的作用下,P型半导体会带正电荷,N型半导体会带上负电荷。??此时光生电动势便产生了,即光伏效应,也就是下文所述的开路电压。若两端??接上负载时则有光生电流通过,这就实现了将光能转换为电能的过程。??1.3.2太阳能电池的伏安特性曲线及性能参数??太阳能电池性能的好坏可以用其器件的相关参数来直接衡量。下图1.3所示??的电路图是理想太阳能电池的等效电路图,包含因光照所产生电流的恒流源知、??理想的整流二极管和外接负载??I??t?丄?1?丄+??心?0?5乙?U?R
?第1章绪论???电流包括用来抵消二极管产生的结电流/D和供给负载的电流/。负载两端的电压??U、二极管的结电流/D和工作电流的大小都和负载电阻的大小有关系,但是??这不是唯一的决定因素。??因此,可以得出/的大小为??1?—?/ph?-?Id?(1)??根据扩散理论可知,二极管的结电流/D为??Id?=?^〇[exp?(^;)?-?1]?⑵??将(2)带入(1)可得??/?=?/ph-?/〇[exp(浩)—1]?(3)??这里的&是二极管的反向饱和电流,是二极管的节电压,q为电子电荷量,n??为理想系数是表示PN结的特性参数,通常为1?2;?kB为玻尔兹曼常数;T为??热力学温度。如果忽略不计电池的串联电阻办,此时就等于太阳能电池的两??端电压U。因此(3)式可以写为:??/=/ph-?/〇[exp(^)-l]?(4)??\?|??1??Ua?U〇c?V??图1.4理想太阳能电池的电流电压特性曲线??太阳能电池的工作电流就是当电池连接负载时流过负载的电流,太阳能电池的??工作电压即负载两端的电压。当负载阻值变化时,太阳能电池的工作电流和电??压也会相应地变化。太阳能电池的电流-电压特性曲线就是根据不同阻值的负载??6??
本文编号:3261637
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3261637.html