納米硅異質結薄膜太陽電池數(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，且?guī)缀鯖]有光致衰退效應。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，因此被認為是硅基薄膜太陽電池的下一代技術。盡管這種材料已經(jīng)研究了多年，一些問題尚待進一步研究解決，如其微結構，光電特性等。本論文是在理解a-Si:H材料的能帶結構等因素對光生載流子的產(chǎn)生、輸運

2、、復合等微觀過程的影響和Mott-Davis模型的基礎上，通過建立基于pin結構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，對其進行理論模擬計算。主要研究了納米硅作為本征層的電池性能，并對其進行了優(yōu)化。通過對數(shù)值模擬結果的分析，得到以下主要結論：（1）對非晶硅pin結構太陽電池的研究：在電池的p、n型材料相同的條件下，分別對本征層為納米硅和非晶硅電池輸出特性進行比較。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，效率達到了8.389%。（2）分析研究了電池結構中本征層為納米硅材料的晶化率對電池性能的影響，研究結果表明：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，這樣就會使自由載流子復合幾率提高，從而影響電池的性能。為