项目名称: 新型无结场纳米偶极子太阳能电池的制备与原理研究

项目编号: No.61274060

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 刘向鑫

作者单位: 中国科学院电工研究所

项目金额: 80万元

中文摘要: 本项目提出了一种新型无结光伏器件体系的工作原理、器件制备方法和验证方法。新原理不依赖传统P-N结器件的结电场分离光生过剩载流子,代之以分布在光伏效应介质材料中的纳米电偶极子阵列的宏观极化电场,当光伏效应介质材料吸收光产生过剩载流子时,偶极子的极化电场将电子-空穴分离并向电池两极输运,从而实现光生电荷的收集并输出电流和电压。同时本项目提出这种无结光伏器件的一种可行制备方法,借助CdSTe合金在高温热处理过程中自然相分离的原理,在合金薄膜中获得具有铁电效应的CdS或(富S)CdSxTe1-x合金纳米偶极子颗粒,而CdS聚集以外的区域留下CdTe或(富Te)CdS1-yTey合金作为光伏效应介质;并且在偶极子形成过程中施加外电场的作用增强偶极子的偶极矩阵列沿垂直于薄膜平面方向的极化。本项目拟通过电子显微镜和压电力显微镜等高精确度的表征手段,验证该光伏器件体系的工作原理。

中文关键词: 太阳能电池;铁电半导体耦合太阳能电池;纳米偶极子太阳能电池;极化电场;薄膜太阳电池

英文摘要: This project proposes a new mechanism of photovoltaic device without P-N junction, together with a feasible method for the device fabrication and methods to verify the working mechanism of such device. Instead of relying on the junction field of a conventional P-N device to separate photo-generated excess carriers, the new device uses a macro electric dipole field from a matrix of nano-scale electric dipoles distributing among a photovoltaic medium. The excess electron-hole pairs generated by the photovoltaic medium material are separated by the electric field of polarized dipole moments and drifted toward oppositive electrodes, which results in carrier collection and current-voltage output. Meanwhile, this project proposes a feasible method to fabricate devices based on such Nano-Dipole photovoltaic device mechanism. This fabrication takes advantage of the phase segregation of CdSTe alloy at high temperature. During high temperature annealing, the alloy segregates CdS or CdSxTe1-x phase forming nano-dipole grains and leaves behind CdTe or CdS1-yTey phase as photovoltaic medium. External electric field can be applied during the formation of the nano-dipole matrix to enforce polarization along the normal direction of the thin film surface. This project also proposes high resolution characterization techniqu

英文关键词: Solar Cell;Ferroelectric-Semiconductor Coupled Solar Cell;Nano-dipole Solar Cell;Polarized Field;Thin Film Solar Cell

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