納米硅異質(zhì)結(jié)薄膜太陽電池?cái)?shù)值模擬研究.pdf

1、納米硅也叫微晶硅，這種硅薄膜材料是由納米硅晶粒、晶粒間界和非晶相共存的混合相材料，一般都存在微空洞，其帶隙隨著晶相比的不同，由1.2eV到1.7eV連續(xù)可調(diào)，且?guī)缀鯖]有光致衰退效應(yīng)。納米硅薄膜太陽電池兼有晶體硅電池的高穩(wěn)定性和薄膜電池的低成本優(yōu)勢，因此被認(rèn)為是硅基薄膜太陽電池的下一代技術(shù)。盡管這種材料已經(jīng)研究了多年，一些問題尚待進(jìn)一步研究解決，如其微結(jié)構(gòu)，光電特性等。本論文是在理解a-Si:H材料的能帶結(jié)構(gòu)等因素對(duì)光生載流子的產(chǎn)生、輸運(yùn)

2、、復(fù)合等微觀過程的影響和Mott-Davis模型的基礎(chǔ)上，通過建立基于pin結(jié)構(gòu)的非晶硅和納米硅薄膜太陽電池的理論模型，采用數(shù)值模擬的方法，在AMPS-1D程序環(huán)境下，對(duì)其進(jìn)行理論模擬計(jì)算。主要研究了納米硅作為本征層的電池性能，并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。通過對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的分析，得到以下主要結(jié)論：（1）對(duì)非晶硅pin結(jié)構(gòu)太陽電池的研究：在電池的p、n型材料相同的條件下，分別對(duì)本征層為納米硅和非晶硅電池輸出特性進(jìn)行比較。由于納米硅材料是一種兩相材

3、料，具有低的遷移率和光穩(wěn)定性，有利于載流子的收集。這樣會(huì)提高電池短路電流Jsc填充因子, 從而使其具有較高的輸出效率，效率達(dá)到了8.389%。（2）分析研究了電池結(jié)構(gòu)中本征層為納米硅材料的晶化率對(duì)電池性能的影響，研究結(jié)果表明：隨著晶相成分的增大，電池的開路電壓逐漸減小，短路電流逐漸增大，填充因子有降低的趨勢，電池的效率隨晶相比的增大而減小。（3）由于p/I、I/n界面存在晶格失配，這樣就會(huì)使自由載流子復(fù)合幾率提高，從而影響電池的性能。為