CdTe薄膜太阳电池器件中的关键科学问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61774140
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Compared to the traditional crystalline Si solar cell, CdTe thin film solar cell has its own specific characteristics regarding both to the material and the cell device. CdTe solar cell is fabricated based on the CdS/CdTe hetero-junction diode and polycrystalline CdTe absorber film. In a CdTe thin film solar cell there are several heterojunctions. Therefore the control of defect types and density at the heterojunctions, and the micro-shunting/shorting channels at the CdS/CdTe junction diode on carrier generation, recombination and transport are the most important problems for the study of CdTe thin film solar cell. In this research proposal we propose to carry out the following studies. 1) An energy barrier for electron transport is to be introduced at the front electrode, this would lead to carrier type inversion in CdTe near the CdS/CdTe diode junction. Then admittance spectroscopy technique can be employed to study the effect of defects on minority electron carrier recombination and transport near the CdS/CdTe junction diode. 2) To introduce a highly resistive non-continuous and continuous oxide layer between CdS and transparent conductive oxide (TCO) electrode. The energy band of the inserted oxide layer is fully matched to the front TCO electrode. In this way the formation of space charge limited current (SCLC) can be controlled by the oxide layer covering thickness. The controlled SCLC formation density can be employed to qualitatively and/or quantitatively study the effect of the current shunting induced by SCLC on the cell open-circuit voltage. 3) To study the microstructure and material/composite inhomogeneity at the CdS/CdTe junction by employing nano-metal enhanced plasmonic Raman scattering.
CdTe薄膜太阳电池和传统晶体硅电池相比,有着较为独特的材料和器件结构特点。CdTe电池是基于CdS/CdTe异质结和多晶CdTe薄膜光吸收层结构的电池,电池结构中存在多个异质结构界面,因此界面附近缺陷的控制,以及CdS/CdTe异质结处的微观漏电通道对光生载流子的产生、复合和输运,是CdTe电池研究面临的重要科学问题。本申请提出如下研究方案,1)在电池前电极处引入导带势垒,在靠近CdS/CdTe结处的CdTe薄膜内,实现载流子种类的翻转,即电子浓度高于空穴浓度,进而利用导纳谱研究CdS/CdTe结处的缺陷能级及载流子复合;2)引入与透明导电电极能带完全匹配的SnO2高电阻层,调控空间电荷限制电流(SCLC)微观漏电通道形成密度,定性/定量研究SCLC漏电对电池开路电压的影响;3)利用纳米金属等离激元增强的拉曼散射,在微米/亚微米尺度上研究CdS/CdTe界面处的结构及成分的不均匀性。

结项摘要

硅基太阳电池以其成本较低、较高的光电转化效率,占据了全球太阳电池市场90 %以上的份额。在光伏市场上成功实现大规模产业化的薄膜电池,在效率和成本上唯一能和晶硅电池进行竞争的是CdTe薄膜太阳电池。CdTe电池的产业化,在中国面临较大的挑战。.在本基金的资助下,开展的研究工作和取得的研究成果如下。1)研究了碲化镉薄膜太阳电池中的空间电荷限制电流,电池中的FTO/CdTe/metal结构会导致空间电荷限制电流增强,CdTe电池的漏电电流增大,填充因子降低,效率下降。2)制备了以MoOx、CuI、WO3纳米片等作为背接触缓冲层的高转换效率CdTe太阳电池,提高了电池的热稳定性。3)制备了MgZnO、TiO2、Zn(S,O)等薄膜作为窗口层的新型结构CdTe太阳电池,通过对窗口层的热处理提高载流子浓度,电池效率明显提升。4)研究了金属氧化物对碲化镉表面的钝化,发现3 nm V2O5和Al2O3中存在一定量的固定负电荷,该固定负电荷的能够在CdTe中诱导产生电场,而电场能够起到加速电子空穴分离降低复合的作用。5)研究了MgZnO/CdTe太阳电池中复合引起的光生电流收集损失机制,并与CdS/CdTe电池进行了对比研究,发现MgZnO/CdTe太阳能电池则以p-n结界面复合为主,CdS/CdTe太阳能电池中的复合主要是CdTe体材中的Shockely-Read-Hall(SRH)复合。6)利用金属纳米等离激元增强效应,定量地研究了纳米厚度Cu薄膜的Cu原子在CdTe薄膜中的扩散。.通过本基金项目的实施,可以发现在CdTe薄膜太阳电池中,限制电池转换效率提高的因素,既有电池本身结构的内在因素,例如空间电荷限制电流的存在,这是基于电池基本结构导致的,又有外在因素,例如碲化镉表面缺陷的钝化。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Roll-over behavior in current-voltage curve introduced by an energy barrier at the front contact in thin film CdTe solar cell
薄膜 CdTe 太阳能电池前接触处的能垒引起的电流电压曲线翻转行为
  • DOI:
    10.1016/j.solener.2018.02.075
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Solar Energy
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Li Xun;Shen Kai;Li Qiang;Deng Yi;Zhu Peng;Wang Deliang
  • 通讯作者:
    Wang Deliang
Ultrathin CdTe solar cells with absorber layer thinner than 0.2 microns
吸收层厚度小于0.2微米的超薄CdTe太阳能电池
  • DOI:
    10.1051/epjap/2018180146
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    The European Physical Journal - Applied Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Min;Li Xun;Wang Deliang
  • 通讯作者:
    Wang Deliang
Band alignment of CdTe with MoOx oxide and fabrication of high efficiency CdTe solar cells
CdTe 与 MoOx 氧化物的能带对准以及高效 CdTe 太阳能电池的制造
  • DOI:
    10.1016/j.solener.2018.01.031
  • 发表时间:
    2018-03-01
  • 期刊:
    SOLAR ENERGY
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wang, Dezhao;Yang, Ruilong;Wang, Deliang
  • 通讯作者:
    Wang, Deliang
Anharmonic phonon decay in polycrystalline CdTe thin film
多晶 CdTe 薄膜中的非简谐声子衰变
  • DOI:
    10.1063/1.5033987
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Li Xun;Liu Dexiong;Wang Deliang
  • 通讯作者:
    Wang Deliang
CdTe surface passivation by electric field induced at the metal-oxide/CdTe interface
通过金属氧化物/CdTe 界面感应电场实现 CdTe 表面钝化
  • DOI:
    10.1016/j.solener.2021.07.015
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Solar Energy
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wu Lingling;Li Zihan;Wang Dongming;Lei Xunyong;Cai Yanbo;Zeng Hualing;Zhu Peng;Wang Deliang
  • 通讯作者:
    Wang Deliang

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  • 作者:
    傅蒙蒙;王燕平;任海祥;王德亮;包荣军;杨兴勇;田中艳;傅连舜;程延喜;苏江顺;孙宾成;杜维广;赵团结;盖钧镒
  • 通讯作者:
    盖钧镒

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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