ZnO異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池模擬研究.pdf

1、太陽(yáng)能作為一種清潔、無(wú)污染的能源，被有效地開(kāi)發(fā)和利用是解決當(dāng)今能源危機(jī)的重要方式之一。然而，現(xiàn)今太陽(yáng)能電池的發(fā)展存在轉(zhuǎn)換效率低、生產(chǎn)成本高等各種各樣的問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)電池材料迫在眉睫。
　　ZnO、CuZn2SeS4（簡(jiǎn)稱(chēng)CZTS）、CuIn1-xGaxSe2(簡(jiǎn)稱(chēng)CIGS)都是直接帶隙半導(dǎo)體材料。其中，摻Al的ZnO薄膜具有低的電阻率和高的光透射率、無(wú)毒、價(jià)廉且穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)使其是很好的透明導(dǎo)電電極和窗口材料。CZTS的

2、吸收系數(shù)很高、元素?zé)o毒且豐富，適合作吸收層。CIGS太陽(yáng)能電池高效率、高穩(wěn)定性、而且抗輻射能力強(qiáng)；氧化鎳是一種具有典型3d電子結(jié)構(gòu)的P型氧化物半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3.0～4.0 eV?？傊?，CZTS、CIGS、NiO均是良好的p型半導(dǎo)體材料。
　　基于對(duì)上面四種材料的的分析，本文提出三種新型異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池模型：n-ZnO/i-ZnO/p-CZTS、n-ZnO/i-ZnO/p-CIGS、n-ZnO/i-ZnO/p-NiO。并運(yùn)用

3、AMPS-1D軟件對(duì)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池進(jìn)行模擬，對(duì)i層厚度、n層摻雜濃度、p層摻雜濃度對(duì)電池填充因子、轉(zhuǎn)換效率、開(kāi)路電壓以及短路電流的影響進(jìn)行了模擬和分析。模擬結(jié)果表明，i層厚度的增加對(duì)提高太陽(yáng)能電池的性能均有所幫助；增加n層摻雜濃度均有利于提高三種太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率；p層摻雜濃度的提高使CZTS和NiO太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率均有所提高，但對(duì)CIGS影響不大且高濃度的p層摻雜使其下降。在理想情況下模擬得到的CZTS、CIGS和NiO電池的

4、最高轉(zhuǎn)換效率分別為26.877％、24.681%、7.243%。
　　太陽(yáng)能作為一種清潔、無(wú)污染的能源，被有效地開(kāi)發(fā)和利用是解決當(dāng)今能源危機(jī)的重要方式之一。然而，現(xiàn)今太陽(yáng)能電池的發(fā)展存在轉(zhuǎn)換效率低、生產(chǎn)成本高等各種各樣的問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)電池材料迫在眉睫。
　　ZnO、CuZn2SeS4（簡(jiǎn)稱(chēng)CZTS）、CuIn1-xGaxSe2(簡(jiǎn)稱(chēng)CIGS)都是直接帶隙半導(dǎo)體材料。其中，摻Al的ZnO薄膜具有低的電阻率和高的光透射

5、率、無(wú)毒、價(jià)廉且穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)使其是很好的透明導(dǎo)電電極和窗口材料。CZTS的吸收系數(shù)很高、元素?zé)o毒且豐富，適合作吸收層。CIGS太陽(yáng)能電池高效率、高穩(wěn)定性、而且抗輻射能力強(qiáng)；氧化鎳是一種具有典型3d電子結(jié)構(gòu)的P型氧化物半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3.0～4.0 eV。總之，CZTS、CIGS、NiO均是良好的p型半導(dǎo)體材料。
　　基于對(duì)上面四種材料的的分析，本文提出三種新型異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池模型：n-ZnO/i-ZnO/p-CZTS、n-

6、ZnO/i-ZnO/p-CIGS、n-ZnO/i-ZnO/p-NiO。并運(yùn)用AMPS-1D軟件對(duì)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池進(jìn)行模擬，對(duì)i層厚度、n層摻雜濃度、p層摻雜濃度對(duì)電池填充因子、轉(zhuǎn)換效率、開(kāi)路電壓以及短路電流的影響進(jìn)行了模擬和分析。模擬結(jié)果表明，i層厚度的增加對(duì)提高太陽(yáng)能電池的性能均有所幫助；增加n層摻雜濃度均有利于提高三種太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率；p層摻雜濃度的提高使CZTS和NiO太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率均有所提高，但對(duì)CIGS影響不大且高濃