梯度掺杂对太阳能电池转换效率的影响

《梯度掺杂对太阳能电池转换效率的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、支撑技术梯度掺杂对太阳能电池转换效率的影响王爱坤1,2，周国香1，杨韧2，李国昌2(1.河北工业大学，天津300130；2.河北科技大学理学院,河北石家庄050018)摘要：论述了梯度掺杂对太阳能电池光伏转换效率的影响。利用掺杂半导体导带中自由电子数目及静电场理论，计算出了单晶硅指数掺杂的电场，并给出了任意梯度掺杂电场强度所满足的微分方程。关键词：太阳能电池；转换效率；梯度掺杂；电场强度中图分类号：TM914文献标识码：A文章编号：1003-353X(2003)09-0062-02Influenceofgradi

2、ent-dopingonconversionefficiencyofsolarcellsWANGAi-kun1,2，ZHOUGuo-xiang1，YANGRen2，LIGuo-chang2(1.HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130China;2.HebeiUniversityofScienceandTechnology,Shijiazhuang050018,China)Abstract:Theconversionefficiencyofgradient-dopedso

3、larcellsisdiscussed.Theelectricfieldofexponentdopedsemiconductoriscalculatedusingfreeelectronnumberofconductivitybandandtheoryofstaticelectricityfiled.Theelectricfielddifferentialcoefficientequationofarbitrarilygra-dientdopedsemiconductorisgiven.Keywords:sola

4、rcells；photovoltaicconversionefficiency；gradient-doping；electricfieldintensity频谱，从而提高转换效率[2]。事实上，材料选定1引言后，影响电池效率的其它因素还很多，如制作工提高太阳能电池光电转换效率是航天技术获得艺、异质结、梯度掺杂情况等等。本文主要讨论高效能源的重大课题之一。因太阳能电池的输出功梯度掺杂对转换效率的影响。率为VI(FF)[1]，要想提高其转换效率，就要提ocsc众所周知，对于均匀掺杂的p-n结太阳能电高开路电压V、闭路

5、电流I、和填充因子(FF)三ocsc池，由于异型区载流子的扩散，只在p区和n区的个物理量。提高开路电压V对改电池的性能有着oc界面处形成很小线度（约1mm）[3]的耗尽层内存在决定性的作用。V与反向饱和电流I又有着密切oc0电场，其它区域的电场强度为零。当光射入电池薄的关系，I减小，V增大。随着半导体禁带宽度0oc膜时，只有在耗尽层内及附近的光生电子-空穴对E的增加I迅速减小，所以V随着E的增加而增g0ocg受电场力的驱使被电极所收集形成光生电流；其他加。因随着E的增加，太阳光中的能量大于E的gg区域因没有电场的

6、存在，光生电子-空穴对不能被光子数减小，所以I减小，这就意味着存在着一sc有效地分离，复合率较大，因此这部分光生载流子个最佳的E使得能量转换效率最高，因此太阳能电g不能最有效产生光生电流。若在n区和p区梯度掺池的选材E是最重要的参数之一。多功能层p-n结g杂，由于同型区域内载流子的扩散，在无光照平衡电池各层材料的选取应使其各自不同的禁带宽度匹条件下形成一定的电荷分布，从而产生电场。在设配太阳光谱中的不同频段，尽量使电池响应更宽的计梯度掺杂方案时，根据具体半导体的性质，应使*河北省自然科学基金项目（697181）电

7、场分布合理，最大限度收集各处的光生载流子，September2003SemiconductorTechnologyVol.28No.963支撑技术以增大闭路电流，提高效率。是绝对温度；q为载流子所带电量的绝对值；E(x)x是电场强度在x轴上的分量。2半导体梯度掺杂区域电场的此外，电场还满足泊松方程计算dE(x)rqx==[n+(x)-ne(x)]（3）本文只讨论单结电池n区的情况。设n区的总dxee宽度为L，如图1所示。式中r为净电荷密度；n(x)是杂质电离后的离子浓+度。对硅而言，室温非简并情况下杂质将全部电离

8、，即n(x)=N(x)（4）+d将式（2）求导代入式（3）中得221dn(x)1dn(x)qee-=nx-nx图1p-n结太阳电池示意图2dxn(x)2ekT[+()e()]n(x)dxeeB掺杂后杂质的电离能较本征半导体的电离能小（5）很多，相对于本征半导体有较多的电子从束缚态激很难解出式（5）关于n(x)的解析表达式，e发到导带，如在一般掺杂浓度下的单晶硅，杂质将也就