β-FeSi_2(n)/c-Si(p)HIT型太阳能电池的模拟与优化

运用afors-het软件对β-FeSi2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)结构的太阳能电池进行模拟,依次讨论了本征层、发射层、界面态对电池性能的影响。结果表明:添加本征层电池性能提高,但随着本征层厚度的增加载流子收集率下降、串联电阻增大,造成电池光电转化效率下降;发射层厚度的增加使得载流子的收集率下降造成光电转化效率下降,同时发射层掺杂浓度增大虽然使得内建电场强度增大,但载流子的复合也会加大,最终使得电池性能保持稳定;界面态使得电池性能下降,为使电池获得较好性能,界面态密度应尽可能小于1011 cm–2·e V–1。通过优化,最终使得该结构的太阳能电池光电转化效率达到17.00%。     

透明导电氧化膜的功函数对 μc-Si:H(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池性能影响的数值模拟

用AFORS-HET软件分析了透明导电氧化膜(Transparent Conductive Oxide,TCO)的功函数对μc-Si∶H(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池性能的影响.模拟结果表明,透明导电氧化膜的功函数会强烈影响太阳能电池的性能如Voc和FF.当透明导电氧化膜的功函数在TCO/μc-Si∶H(n)界面小于4.4 eV、μc-Si∶H(n)发射层的厚度为6 nm,透明导电氧化膜的功函数在μc-Si∶H(p+)/TCO界面大于5.2 eV且透明导电氧化膜为ZnO时,模拟的具有纹理结构的TCO/μc-Si∶H(n)/a-Si∶H(i)/c-Si(p)/a-Si∶H(i)/μc-Si∶H (p+)/TCO太阳能电池的转换效率达到了23.78％(Voc:758.6 mV,Jsc:40.94mA/cm2,FF:76.58％).这表明μc-Si∶H(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池的性能与透明导电氧化膜的功函数紧密相关,通过透明导电氧化膜的功函数可以提高太阳能电池的效率.     

β-FeSi2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)异质结太阳能电池模拟与优化

运用AFORS-HET软件对β-FeSi2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+) HIT型异质结太阳能电池的性能进行了模拟,并对各层参数进行了优化。模拟结果表明,在FeSi2(n) /c-Si(p)结构上加上本征层和背场,能显著地提高电池的性能。加入缺陷并优化各项参数后,电池的最后参数为VOC=647.7 mV, JSC=42.29 mA·cm-2, FF=75.32%, EFF=20.63%, β-FeSi2(n) /c-Si(p)太阳能电池的效率提高了2.3%。     

梯度掺杂对β-FeSi2(n)/c-Si(p)太阳能电池转化效率的影响

用AFORS-HET软件对β-FeSi2(n)/c-Si(p)太阳能电池的发射层进行了梯度掺杂模拟,并研究了发射区掺杂总量相同时梯度掺杂和均匀掺杂对电池转化效率的影响。分别讨论了梯度掺杂时发射区的能带、发射区的浓度差、发射区的层数对电池转化效率的影响。实验结果表明,发射区梯度掺杂可以明显提高电池转化的效率。随着发射区各层浓度比的增大,电池转化效率先增大后保持不变;随着发射区层数的增加,电池转化效率先增大后保持不变;随着发射区厚度的增加,电池转化效率逐渐降低。梯度掺杂电池转化效率的提高总量远大于因梯度发射区过厚造成的电池转化效率的降低总量。     

嵌入a-Si:H薄层的μc-Si/c-Si pn异质结太阳能电池热平衡态特性的数值模拟分析

应用计算机数值模拟方法计算p+(μc-Si:H)/n(c-Si)及p+(μc-Si:H)/i(a-Si:H)/n(c-Si)异质结太阳能电池中的电场强度分布,说明μc-Si/c-Si异质结电池制造中μc-Si:H膜厚选择,进而对嵌入a-Si:H薄层的μc-Si/c-Si异质结太阳能电池设计进行分析,包括a-Si:H薄层p型掺杂效应及本底单晶硅的电阻率选择,最后讨论μc-Si/c-Si异质结太阳能电池稳定性.     

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池中a-SiC:H薄膜的设计分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程,对热平衡p (a-SiC:H）/n(c-Si）异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析。给出了p (a-SiC:H）膜厚及其p型掺杂浓度设计,还讨论了p (a-SiC:H)/n(c-Si）异质结太阳能电池稳定性。     

基于c-Si(P)衬底的a-Si/c-Si异质结模拟研究

本文中研究了影响 a-Si/c-Si 异质结界面复合的主要因素： 表面固定电荷 ,缺陷态载流子俘获界面： ,以及界面缺陷态密度 。当缺陷能级 接近c-Si本征能级,且 满足时,缺陷态复合中心复合速度达到最大。AFORS-HET 软件模拟显示, a-Si/c-Si界面能带不连续显著影响电池Voc、界面缺陷态密度大于1*1010 cm-2.eV-1时,界面态密度的增加会严重降低电池Voc,但其对电池电流密度影响不大。对于c-Si (P)/a-Si (P ) 结构异质结,C-Si衬底的势垒 和a-Si材料内的势垒 对降低c-Si (P)/a-Si (P ) 结构的接触电阻和界面复合速度,表现各不相同。     

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程,对热平衡态a-SiC/c-Si异质结太阳能电池进行计算机数值模拟,详细分析不同制备条件下a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的能带结构和电池中电场强度分布,指出采用更薄p+(a-SiC∶H)薄膜和在pn异质结嵌入i(a-Si∶H)缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集,从而提高a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的性能,而高强度光照射下模拟计算表明,a-SiC/c-Si异质结太阳能电池具有较高光稳定性.     

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程,对热平衡态a-SiC/c-Si异质结太阳能电池进行计算机数值模拟,详细分析不同制备条件下a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的能带结构和电池中电场强度分布,指出采用更薄p+(a-SiC∶H)薄膜和在pn异质结嵌入i(a-Si∶H)缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集,从而提高a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的性能,而高强度光照射下模拟计算表明,a-SiC/c-Si异质结太阳能电池具有较高光稳定性.     

异质结硅太阳能电池a—Si：H薄膜的研究

通过应用Scharfetter-Gummel数值求解Poisson方程，对热平衡态P^ （a-Si:H)/n(c-Si)异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析。结果指出，采用更薄P^ (a-Si：H）薄膜设计能有效增强光生载流子的传输与收集，从而提高a-Si/c-Si异质结太阳能电池的性能。同时，还讨论了P^ (a-Si:h)薄膜中P型掺杂浓度对光生载流了传输与收集的影响。高强茺光照射下模拟，计算表明，a-Si/c-Si异质结结构太阳能电池具有较高光稳定性。     

p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-μc-Si 太阳能电池效率的理论研究

用软件AMPS研究了一种新型结构的太阳能电池,通过研究界面复合速率,p型层厚度,本征层厚度,n型层厚度和掺杂浓度的变化对转换效率的影响。结果表明：用a-SiC:H 作为 p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-μc-Si电池的窗口层在理论上可行,并且性能更优。这一结果为非晶硅电池效率的提高提供了新思路。     

纳米硅/晶体硅异质结太阳电池的优化设计

采用AFORS-HET软件对TCO/nc-SiC∶H（p）/nc-Si∶H（i）/c-Si（n）/nc-Si∶H（n＋）/Al异质结太阳电池进行了模拟,分别讨论了窗口层、本征层、界面态和背场对太阳电池性能参数的影响。模拟结果表明,厚度尽可能薄的p层能减少入射光及光生载流子在窗口层的损失,对应最佳的窗口层禁带宽度为1.95eV。本征层的引入主要是钝化异质结界面,降低界面态的影响,提高电池转换效率。合理的背场设计可提高电池的转换效率1.7个百分点左右,此时最佳的异质结太阳电池的性能参数为：开路电压Voc=696.1mV,短路电流密度Jsc=38.49mA/cm^2,填充因子FF=83.52%,转换效率η=22.38%。     

P型硅衬底异质结太阳电池的优化设计

采用Afors-het软件模拟分析了结构为TCO/a-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(p+)/Ag的p型硅衬底异质结太阳电池的性能,研究了各层厚度、带隙、掺杂浓度以及界面态密度等结构参数和物理参数对电池性能的影响。通过模拟优化,结合理论分析和实际工艺,得到合适的各结构参数取值。采用厚度薄且掺杂高的窗口层,嵌入本征层以钝化异质结界面缺陷,合理利用背场对于少子的背反作用,获得了较佳的太阳电池综合性能:开路电压Voc为678.9mV、短路电流密度Jsc为38.33mA/cm2、填充因子FF为84.05%、转换效率η为21.87%。     

高效硅基异质结太阳能电池的模拟

a-Si:H/c-Si异质结太阳能电池的基本参数,如层厚度、掺杂浓度、a-Si:H/c-Si界面缺陷、功函数等是影响载流子传输特性和电池效率的关键因素。在本文中,利用AFORS-HET程序,研究了这些参数与a-Si:H/c-Si电池的性能的关联性。最后,具有TCO/n-a-Si:H/i-a-Si:H/p-c-Si/p -a-Si:H/Ag结构的太阳能电池的最优化性能被获得,其光电转换效率为27.07%（VOC: 749 mV, JSC: 42.86 mA/cm2, FF: 84.33%）。深入地了解异质结电池的输运特性,对进一步提高电池的效率有很大的帮助,同时对实际太阳能电池的制造也能提供有益的指导。     

不同工作温度下a-Si(n)/c-Si(p)/uc-Si(p )异质结太阳能电池微晶硅背场的模拟计算与优化

采用Afors-het太阳能电池异质结模拟软件,模拟了在不同工作温度下微晶硅背场对a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池性能的影响。结果表明,随着背场带隙的增加,开路电压和转化效率都增大。随着背场掺杂浓度的增加,开路电压、填充因子和转化效率都在不断地增加;随着背场厚度的增加,电池性能有所下降。随着电池工作温度的上升,微晶硅背场所对应的最佳浓度掺杂值和最佳厚度值变化不大。但是随着温度的上升,微晶硅背场所对应的最佳带隙值有明显的右移趋势。实验结果为电池的商业化生产提供了实验参数。     

高效率n-nc-Si∶H/p-c-Si异质结太阳能电池

采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池.     

高效率n-nc-Si:H/p-c-Si异质结太阳能电池

采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池.     

a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H叠层结构太阳能电池性能的数值模拟

本文采用AMPS-1D(Analysis of Microelectronic and Photonic Structures)模拟软件在AM1.5G (100 mW/cm2) 的辐射及室温条件下模拟了a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H三叠层太阳能电池的各项性能。本文首先对三个子电池进行模拟,设定构成叠层电池的三个子电池的带隙分别为1.8、1.6和1.4 eV。计算结果表明：缺陷态是影响电池开路电压及填充因子的重要因素。在对三叠层太阳能电池的数值模拟过程中采用两步匹配法进行电流匹配,并对隧穿结进行优化设计。模拟结果表明：叠层电池的开路电压、填充因子和转换效率在优化隧穿结后都得到提高,且S型的J-V曲线消失。同时本文还对叠层太阳能电池的能带图和载流子复合图进行分析,并将本模拟结果与实验数据相比较,可以得出模拟结果与实验数据符合的较好。     

衬底参数及界面特性对硅异质结电池性能的影响

针对a-Si:H(n)/c-Si(p)双面异质结太阳电池结构,数值研究了不同p型单晶硅衬底厚度、氧缺陷密度、电阻率以及异质结界面缺陷态密度与电池转化效率之间的关系.结果表明:异质结界面缺陷态密度是影响电池性能的最主要因素,衬底前表面界面缺陷密度增大,主要降低开路电压和填充因子,衬底背表面界面缺陷态密度主要影响短路电流和填充因子.其次,p型硅衬底厚度减小和氧缺陷密度的增大,均导致短路电流密度下降,电池转化效率降低,特别是在界面缺陷态密度较低时,氧缺陷密度对电池性能影响较大;最后,在衬底前表面界面缺陷态密度为5×1010 cm-2,后表面界面缺陷态密度为5×1010 cm-2以及氧缺陷密度为109 cm-2时,衬底电阻率存在最优值1 Ω·cm.     

(Si)_(2n)/(Si_(1-x)Ge_x)_(2n)(100)形变层超晶格的电子结构

本文采用经验LCAO紧束缚方法,对晶格失配的Si和Ge所形成(Si)_(?)/(Si_(1-x)Ge_x)_(?)(100)(n=1～10)形变层超晶格进行了电子结构的计算。在计入晶格常数的变化对第一近邻相互作用的影响后,给出了超晶格能隙和导带底位置随层数的变化,讨论了能带折迭和能带边不连续对Si/Ge能隙直接间接性的影响。根据形变引起的Si和Ge导带底的反转,说明了Si层中二维电子气的现象。形变后的能带,与可得到的实验和其它理论的结果比较符合。本文还计算讨论了有效质量和界面态的问题。