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《pn结太阳电池饱和电流密度的理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第!’卷第(期华中科技大学学报=.9&!’>.&(!""$年(月+&?@ABC.-DE-7F&.GH/7&I0J/C&2,K&!""$,-结太阳电池饱和电流密度的理论研究史济群欧海燕马稚尧周雪梅（华中科技大学电子科学与技术系）摘要：为提高太阳电池的开路电压!./和效率!，必须减小饱和电流".，据此，对影响".的各种因素进行了研究#推导了更为普遍的有限尺寸条件下太阳电池的表面复合速度和少子加速场对".影响的表达式，并且对两者的影响进行了数值模拟#直观地得出了以下结论：在保证消除重掺杂效应带来不良影响的条件下，增大发射区少子漂移场强，可减小".，提高电池!./；减
2、小电池的表面复合速度，能提高电池的性能#关键词：太阳电池；饱和电流密度；少子漂移电场；表面复合速度中图分类号：01’$(文献标识码：2文章编号：$"""#34$（4!""$）"(#""!(#"%研究高效硅太阳电池是航天技术获得高效能载流子的扩散长度）的条件下，源的重大课题之一&从决定太阳电池效率的三个"-!（%/0）1*,-!（%/0），.+*,-.-2,7,;基本参数的关系可以看出，提高开路电压，填充因式中，*为电子电荷；,-和,,分别为电子和空子和短路电流密度都能得到提高，因此，开路电压穴的扩散系数；/-和/,分别为电子和空穴的扩的提高是电池性能改善的关键
3、因素&可是，较大的散长度；-7为室温下的本征载流子浓度；假设基反向饱和电流密度制约着开路电压的提高&为了区和发射区均匀掺杂，掺杂浓度分别为02和深入研究减小饱和电流密度，本研究考虑了,-结0;#实际的太阳电池都是有限尺寸的，需对".进太阳电池的实际工艺和结构参数，对理想的饱和行修正#电流密度的表达式进行了修正&首次提出少子漂"有限尺寸太阳电池表面复合对饱移（加速）场的概念，模拟计算了表面复合速度和少子漂移场强对饱和电流密度的影响，为太阳电和电流的影响池效率进一步提高提供了理论依据&"#!饱和电流密度的表达式有限尺寸太阳电池如图$所示#基区和发射!基本理论太阳电
4、池的光电能量转换效率［$］·!5"6/!./$%&7-，式中，"6/为短路电流密度；!./为开路电压；$为填充因子；&7-为单位面积的入射光功率#为提高太阳电池的效率，"6/，!./和$都需提高#填充因子和开路电压之间的关系为［$］$5［’./89-（’./:"#)!）］（%’./:$），式中，’./为归一化的开路电压，’./5!./（%()%*）#图$有限尺寸太阳电池示意图开路电压和短路电流密度的关系为!./5区的宽度分别为<,和2-，2为耗尽区宽度（可（()%*）9-（"6/%".:$），式中".为饱和电流密度#忽略，且耗尽区内产生复合亦可忽略）#3,和3
5、-由此可见，为要提高!./，必须减小".#分别为前表面和背面的复合速度#在经典的,-结理论中，在,-结两边延伸无对于有限尺寸太阳电池，饱和电流".受前后限远距离（或发射区和基区的厚度远远大于少数表面复合速度3,和3-的影响，引入修正因子收稿日期：!"""#$$#"%&作者简介：史济群（$’($#），男，教授；武汉，华中科技大学电子科学与技术系（(%"")(）&万方数据基金项目：湖北省自然科学基金资助项目（’*+"*)）&第-期史济群等：(%结太阳电池饱和电流密度的理论研究&5!"和!#，此时饱和电流"$的表达式为$%%&&$%&&"少子加速场对饱和电流的影响’
6、()"$#(!(*!%)+（+）(%)’(()*修正系数!和!的表达式为［&］："+#少子加速场%(!%#,+-,&；（&）在上面推导有限电池尺寸对饱和电流的影响时，假设%区和(区都均匀掺杂，这种假设对(型!(#,,-,-，（,）衬底来说，是合理而有效的<%型发射区存在杂质式中，浓度梯度，引入一个电场，这个场存在的物理解释,+.（.(/（0/%-((）1（%(-((）2（0/%-((）；是杂质浓度梯度引入的电离杂质浓度的梯度分,&.（%(-((）/（0/%-((）1.(2（0/%-((）；布<电离杂质浓度梯度将使多数载流子形成扩散,,..%/（0/(-(%）1
7、（%%-(%）2（0/(-(%）；电流，除非建立一个电场阻止多子的扩散运动+热,-.（%%-(%）/（0/(-(%）1.%2（0/(-(%）+平衡时，净电流为零，所以电场;.9（89-$）·!+!!%和!(的推导［（3=%)（0））］-30，式中，)（0）是0处的杂质浓条件：!+%和(区均匀掺杂，掺杂浓度分别为度，)（0）的分布由电池制作工艺决定+杂质浓度)*和)’，无光照，无电场；"+前后表面少子复分布为余误差函数或高斯函数时，;不是常数，解连续性方程非常繁琐+于是假定杂质分布为指合速度分别为.(和.%；#+(区和%区内少子扩数分布（是对余误差分布和高斯分布
8、的一种近散长度为(%和((；$+(区采
