a-Si_c-Si异质结太阳能电池的性能分析

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1、分分分类类类号号号：号：：：TM914学校代码：：：10109密密密级级级：级：：：公公公开开开太原科技大学硕士学位论文（（学术型（学术型）学位论文题目：a-Si/c-Si异质结太阳能电池的性能分析析析英英英文文文题题题目目目：目：：：TheAnalysisofa-Si/c-SiHeterojunctionSolarCellPerformance研究生姓名：聂慧军导师姓名及职称：刘淑平教授教授培养单位：应用科学学院学科专业：光学工程论文提交日期：2016年年年5月月月20日日日日论文答辩日期：2016年年年6月月月5日日日日

2、答辩委员会主席：郜江瑞教授教授论文论文独创论文独创独创性声明独创性声明性声明性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果。对本研究所做的任何贡献的个人或集体均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明产生的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：中文摘要中文摘要太阳能以其可再生、无污染的优良特性受到人们的青睐，而太阳能电池正是其能量转化为电能的一种光伏器件。太阳能电池的种类繁多，其中a-Si/c-Si异质

3、结太阳能电池由于其独特的性能优势尤为引人瞩目。电池结构对a-Si/c-Si异质结太阳能电池的性能有重要的影响。通过对结构为TCO/a-Si(p)/a-Si(i)/c-Si(n)/a-Si(n+)/TCO的电池进行模拟发现：电池表面结构为金字塔型的比平面型的性能更佳；上下表面透明导电氧化膜功函数的变化会引起电池性能变化，关键在于其与相邻半导体材料的电场方向与电池P-N结的内建电场方向是否相同，相同则会提高电池性能，反之则降低电池性能；窗口层厚度的增加会降低电池的性能，主要是因为其影响了短波区域的量子效率。在一定程度上，虽然该层

4、掺杂浓度的增大可提升电池效率，但同时也增大了载流子在窗口层复合的几率，导致短路电流下降。窗口层带隙增大会引起价带补偿增大，进而空穴的收集效率下降，使电池效率降低；有无本征层的太阳能电池转换效率的差值高达3.21%，说明本征层对于界面钝化非常有效。本征层厚度的增加会使短波的量子效率下降，即电池效率下降；有无背场的太阳能电池转化效率差值高达4.4%，在衬底区域有背场的电池，少子空穴的数量明显多于没有背场结构的电池，这说明背场的背反作用非常有效。能带匹配对太阳能电池至关重要。通过对结构为TCO/a-Si:H(n)/a-Si:H(i

5、)/c-Si(p)/µc-Si(p+)/Ag电池模拟得出：TCO功函数与窗口层带隙的匹配会影响电池性能，二者最佳搭配值为4.2eV与1.95eV；本征层与衬底接触的界面态会降低太阳能电池性能，而二者之间的价带补偿的增大会减弱界面态对于太阳能电池性能的影响；背场影响电池性能不是通过改变导带补偿与价带补偿的分配比例来实现的，而是通过背反电场增加了少子（电子）的反射数目。关键词：a-Si/c-Si异质结；太阳能电池；电池结构；能带匹配；AFORS-HETIABSTRACTABSTRACTSolarenergyisfavoredby

6、peopleforitsexcellentcharacteristicsofrenewableandnonepolluting.Solarcellisakindofphotovoltaicdevicewhichcanconvertsolarenergyintoelectricalenergy.Therearemanykindsofsolarcells,amongwhichthea-Si/c-Siheterojunctionsolarcellisparticularlyattractivebecauseofitsuniquep

7、erformance.Batterystructurehasanimportantinfluenceontheperformanceofa-Si/c-Siheterojunctionsolarcells.ThebatteryofTCO/a-Si(p)/a-Si(i)/c-Si(n)/a-Si(n+)/TCOstructureissimulatedandtheresultsshowasfollows.Firstly,thecellperformanceofpyramid–typesurfaceisbetterthanthefl

8、at-type.Secondly,changesofworkfunctionintheupperandlowersurfacetransparentconductiveoxide(TCO)filmcanleadtochangesofbatteryperformance,whichisaff