能带匹配对β-FeSi2(n)/ c-Si(p)太阳能电池转化效率的影响

运用AFORS-HET软件对TCO/β-FeSi2(n)/a-Si(i)/ c-Si(p)/ μc-Si(p )型太阳能电池各层结构之间的能带匹配进行了模拟。模拟结果表明,透明导电氧化膜与n型层间的能带匹配对太阳能电池的转化效率、开路电压和填充因子有较大影响,可以通过能带匹配有效地提高太阳能电池的转化效率。导带补偿会阻碍少数载流子的输运,界面态会加快少数载流子在界面的复合,降低导带失配,从而有利于提高太阳能电池的转化效率。衬底与背场的界面电场可以提高太阳能电池的转化效率。     

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。     

a-Si(H)太阳电池最佳结构的一些理论计算

非晶硅太阳电池本征层厚度和费米能级位置是影响电池性能的两个重要物理参量.本文从理论上计算出PIN结内建场与本征层厚度和费米能级位置的关系.计算结果表明:为保证光生载流子的有效收集,当隙态密度为10~(17)cm~(-3)eV~(-1)时,本征层最佳厚度为0.5μm,费米能级位置偏离能隙中心不能超过0.2eV.     

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.     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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%。     

非晶硅薄膜光伏电池结构参数分析

考虑到nip型[ITO/a-Si(n)/a-Si(i)/a-Si(p)/Al]非晶硅光伏电池的各膜层厚度、掺杂浓度等因素,对非晶硅光伏电池的转换效率、填充因子、开路电压等性能参数进行了数值分析与讨论。结果表明,随p型层厚度的增加,光伏电池的短路电流密度、转换效率、开路电压值都有所增加。当本征层的厚度增加时,短波段内的光谱响应变差、内量子效率下降。当n型层厚度为5 nm,本征层厚度为5 nm,p型层厚度为10μm,受主掺杂浓度为2.5×1019cm-3,施主掺杂浓度为1.5×1016cm-3时,转换效率可达9.728%。     

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。     

微晶硅/晶体硅/微晶硅异质结太阳能电池窗口层的模拟计算与优化

采用Afors-het太阳能电池异质结模拟软件,模拟了不同工作温度下,微晶硅窗口层对μc-si(p)/c-si(n)/μc-si(p+)异质结太阳能电池性能的影响,结果表明:随着微晶硅窗口层帯隙的增加,转化效率先增加后下降、开路电压不断增加;掺杂浓度的增加,电池性能整体呈现先上升后小幅下降的趋势;厚度的增加,电池的性能整体上呈现下降的趋势。随着工作温度的增加,微晶硅窗口层对应的最佳厚度和掺杂浓度值都有明显的减小趋势;但其对应的最佳帯隙有明显的增加的趋势。该实验结果为在不同温度下工作的电池提供了商业化生产的实验参数。     

基于纳米结构的染料敏化太阳能电池三区模型仿真

染料敏化太阳能电池以其工艺简单、成本低廉、潜在的较高光电转化效率赢得了人们的青睐.论文对其工作原理合理简化,将电池考虑为由二氧化钛半导体、赝均匀介质层和电解质层三部分介质组成,应用载流子连续方程和传输方程以及泊松方程对其进行建模.讨论了电池内部各部分的电学特性和纳米管长度对电池性能的影响.     

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.     

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.     

n-ZnO/i-ZnO/p-nc-Si结构薄膜太阳能电池的模拟研究

运用AMPS-1D软件对n-ZnO/i-ZnO/p-nc-Si结构的异质结薄膜太阳能电池进行了模拟,探讨了补偿掺杂i-ZnO层厚度变化以及界面态的引入对太阳能电池的开路电压、短路电流密度、填充因子以及转换效率的影响,并对其机理进行了分析。结果表明:界面态的存在会大幅降低太阳能电池的效率,在理想情况下太阳能电池的转换效率可以达到25.381%。     

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%。     

n-CdTe Schottky势垒薄膜太阳能电池中嵌入p型层对其势垒高度影响的计算机模拟

通过求解Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，对热平衡态金属：ｐ－ｎ－ＣｄＴｅＳｃｈｏｔｋｙ势垒薄膜太阳能电池进行计算机数值模拟。嵌入的ｐ型层增大传统金属：ｎ－ＣｄＴｅ结的有效Ｓｃｈｏｔｋｙ势垒高度与ｐ型层厚度、掺杂浓度以及ｎ－ＣｄＴｅ本底电阻率有依赖关系。最后讨论嵌入ｐ型层增强ＣｄＴｅＳｃｈｏｔｋｙ势垒太阳能电池对光生载流子的收集作用。     

聚乙二醇阴极修饰层改善聚合物太阳能电池光电性能的研究

通过将聚乙二醇(PEG)掺入活性层制备聚合物太阳 能电池,利用PEG的迁移特性获得阴极修饰层,研 究PEG阴极修饰层对聚合物太阳能电池光电性能的影响。X射线光电子能谱(XPS)分 析表明,掺入活性层中的 PEG迁移到活性层与Al电极之间,形成了阴极缓冲层。吸收光谱、电流密度-电压 特性曲线和外量子 效率谱的分析表明,PEG阴极缓冲层的形成改善了活性层与阴极的界面接触特性, 降低了活性层与电 极之间的能级势垒,有利于载流子传输,因此显著地改善了聚合物太阳能电池的光电性能, 使得器件的开 路电压Voc、短路电流密度Jsc和填充因子(FF)都有明显提高。当P3HT:PCBM 活性层中掺入体积比为0.5%的PEG时,聚合物太阳能电池的能量转换 效率(P CE)最高,达到了3.07%,比未掺杂PEG的参考器件提 高了38.5%。