μc-Si:H(n)/c-Si(p)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的模擬研究

【摘要】：太陽能是一種取之不盡的環(huán)境友好型資源,如何有效把太陽能運(yùn)用到日常生活中是人們關(guān)心的問題。近年來對(duì)太陽能電池的研究取得了一定的成果,HIT這種新型的太陽能電池結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),以其高效性和低成本性迅速得到行業(yè)的認(rèn)可。首先本文通過AFORS-HET軟件分析了μc-Si:H(n)發(fā)射層的厚度和帶隙,前后a-Si:H(i)本征層的厚度和帶隙,以及μc-Si:H(p+)背場(chǎng)的厚度和帶隙對(duì)μc-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(i)/μc-Si:H(p+)太陽能電池性能的影響。模擬得出μc-Si:H(n)發(fā)射層厚度和帶隙分別為6nm和1.6eV,前a-Si:H(i)本征層的厚度和帶隙分別為3nm和1.6eV,后a-Si:H(i)本征層的厚度和帶隙分別為3nm和1.6eV,以及μc-Si:H(p+)背場(chǎng)層的厚度和帶隙為10nm和1.4eV時(shí),太陽能電池的性能達(dá)到最佳。其次在以上的基礎(chǔ),我們模擬分析了前表面TCO/μc-Si:H(n)接觸對(duì)TCO/μc-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)簡單HIT太陽能電池的影響,以及后表面TCO/μc-Si:H(p+)接觸和不同TCO材料下,各層材料是平面型和紋理型對(duì)TCO/μc-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(i)/μc-Si:H(p+)/TCO雙面型太陽能電池性能的影響。模擬得出,TCO的使用會(huì)進(jìn)一步提高太陽能電池的性能并且紋理型結(jié)構(gòu)的TCO比平面型結(jié)構(gòu)的TCO對(duì)太陽能電池效果更好。最后我們從μc-Si:H(n)/c-Si(p)界面處能帶失配和c-Si(p)/μc-Si:H(p+)界面處能帶失配如何以及為什么影響載流子傳輸性能和質(zhì)量的角度,來模擬分析對(duì)太陽能電池性能的影響。模擬得出導(dǎo)帶失配在μc-Si:H(n)/c-Si(p)界面低于0.3eV,導(dǎo)帶失配在c-Si(p)/BSF界面為0.25eV時(shí),模擬具有紋理結(jié)構(gòu)的TCO/μc-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(i)/μc-Si:H(p+)/TCO太陽能電池的Voc為775mV,Jsc為42.03mA/cm2,FF為75%,而效率達(dá)到了24.43%。這說明進(jìn)一步深入研究太陽能電池的界面?zhèn)鬏敊C(jī)理可以提高太陽能電池界面載流子傳輸質(zhì)量和電池效率。 【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 異質(zhì)結(jié) 透明導(dǎo)電氧化膜 功函數(shù) 能帶失配
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 太陽光能量9-10
• 1.3 太陽輻射光譜10
• 1.4 太陽能的轉(zhuǎn)換方式10-11
• 1.5 太陽能電池發(fā)展歷程11
• 1.6 太陽能電池的種類11-13
• 1.6.1 按材料的種類分類12-13
• 1.6.2 按出現(xiàn)的時(shí)代分類13
• 1.7 太陽能電池的優(yōu)缺點(diǎn)13-14
• 1.7.1 太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)13
• 1.7.2 太陽能電池的缺點(diǎn)13-14
• 1.8 本論文主要工作14-15
• 第二章 太陽能電池的基本理論15-25
• 2.1 電子和空穴15
• 2.2 P-N結(jié)15-16
• 2.3 太陽能電池的工作原理16-18
• 2.4 太陽能電池的表征參數(shù)18-22
• 2.4.1 理想太陽能電池的等效電路18
• 2.4.2 太陽能電池的短路電流18-19
• 2.4.3 太陽能電池的開路電壓19
• 2.4.4 太陽能電池的填充因子19-20
• 2.4.5 太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率20-21
• 2.4.6 太陽能電池的寄生電阻21-22
• 2.5 太陽能電池的設(shè)計(jì)22-25
• 第三章 厚度和帶隙對(duì) μc-Si:H(n)/c-Si(p)太陽能電池性能的影響25-33
• 3.1 電池結(jié)構(gòu)與模擬參數(shù)26-27
• 3.2 模擬結(jié)果分析與討論27-32
• 3.2.1 μc-Si:H(n)發(fā)射層的厚度和帶隙對(duì)太陽能電池的影響27
• 3.2.2 前a-Si:H(i)本征層的厚度和帶隙對(duì)太陽能電池的影響27-29
• 3.2.3 后a-Si:H(i)本征層的厚度和帶隙對(duì)太陽能電池的影響29-30
• 3.2.4 μc-Si:H(p+)背場(chǎng)層的厚度和帶隙對(duì)太陽能電池的影響30-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第四章 TCO對(duì) μc-Si:H(n)/c-Si(p)太陽能電池性能的影響33-43
• 4.1 電池結(jié)構(gòu)與模擬參數(shù)33-34
• 4.2 模擬結(jié)果分析與討論34-42
• 4.2.1 TCO的功函數(shù)對(duì)簡單HIT太陽能電池性能的影響34-38
• 4.2.2 μc-Si:H(p+)/TCO接觸對(duì)雙面型太陽能電池性能的影響38-40
• 4.2.3 不同材料的TCO對(duì)雙面型太陽能電池的性能的影響40-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 第五章 界面載流子傳輸質(zhì)量對(duì) μc-Si:H(n)/c-Si(p)太陽能電池性能的影響43-53
• 5.1 電池結(jié)構(gòu)與模擬參數(shù)43-45
• 5.2 模擬結(jié)果分析與討論45-51
• 5.2.1 能帶失配對(duì) μc-Si:H(n)/c-Si(p)界面?zhèn)鬏斝阅艿挠绊?/span>45-48
• 5.2.2 能帶失配對(duì)c-Si(p)/BSF界面?zhèn)鬏斝阅艿挠绊?/span>48-50
• 5.2.3 模擬 μc-Si:H(n)/c-Si(p)太陽能電池的性能50-51
• 5.3 本章小結(jié)51-53
• 第六章 總結(jié)53-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 致謝59-61
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62

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