異質(zhì)結(jié)太陽電池襯底參數(shù)及界面特性研究和非晶硅電池表面陷光結(jié)構(gòu)設計.pdf

1、硅異質(zhì)結(jié)太陽電池具有硅材料用量少、轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性高的優(yōu)點。因此,在光伏領域具有相當重要的研究和應用價值。由于異質(zhì)結(jié)的獨特性質(zhì),其界面特性以及襯底參數(shù)的取值對電池的光電轉(zhuǎn)換效率具有重要的影響,因此有待進一步研究。另外,近幾年發(fā)展起來的薄膜太陽電池具有工藝制備方法簡單、成本低的特點,極具發(fā)展?jié)摿Α５?由于薄膜太陽電池(如非晶硅電池)材料較薄,并且在長波段光子吸收系數(shù)很小,導致電池的轉(zhuǎn)換效率較低。因此,如何提高薄膜電池的光吸收是提高薄膜太

2、陽電池效率的重要問題之一。本文針對上述兩個問題,采用數(shù)值模擬的方法首先研究了異質(zhì)結(jié)電池襯底參數(shù)及界面特性對電池性能的影響；其次在非晶硅電池表面設計陷光結(jié)構(gòu),以提高電池的光吸收。得出的一些創(chuàng)新性的研究成果如下:
　　 1.襯底參數(shù)及界面特性對硅異質(zhì)結(jié)太陽電池性能的影響
　　 應用Afors-het軟件,研究了襯底參數(shù)及界面特性等因素對a—Si:H(n)／c—Si(p)異質(zhì)結(jié)電池性能的影響。第一,影響電池性能的最主要因素是異

3、質(zhì)結(jié)界而缺陷態(tài)密度。當異質(zhì)結(jié)前界面缺陷態(tài)密度增大,開路電壓和填充因子明顯降低；異質(zhì)結(jié)背界面缺陷態(tài)密度主要影響填充因子和短路電流。第二,P型硅襯底氧缺陷密度增大或厚度減小,均導致短路電流密度減小,引起電池效率降低。界面缺陷態(tài)密度取值較小時,襯底的氧缺陷密度對電池性能有較大影響；第三當電池界面缺陷態(tài)密度和氧缺陷密度取固定值,襯底的電阻率存在對應的最優(yōu)值Rop。
　　 2.非晶硅電池表面陷光結(jié)構(gòu)設計
　　 提出一種應用于非晶硅

4、太陽電池表面的陷光結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由衍射光柵、低折射率材料MgF2膜層、高折射率材料ZnS膜層以及金屬銀反射鏡等組成。在AM1.5,100mW／cm2光照條件下,運用嚴格耦合波理論,通過計算400-1000nm波段內(nèi)1μm厚非晶硅太陽電池的光子吸收加權平均ηAM1.5,給出光陷阱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計參數(shù)。首先,對于電池前表面減反射結(jié)構(gòu),在衍射光柵周期為800nm、高度為160nm、占空比為0.6125、MgF2和ZnS膜層的厚度分別為90nm和5