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.     

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。     

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。