非晶硅薄膜太阳电池光电转换效率的数值研究

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1、摘要a-Si：H材料因原子结构的长程无序使其成为准直接带隙材料，其光吸收系数比晶体硅大得多，是太阳电池理想的光吸收材料。但a-Si：H材料大量的悬挂键等缺陷态和难以克服的光致衰退效应等成为发展非晶硅材料的主要障碍。为深入理解a．Si：H材料的能带结构等因素对光生载流子的产生、输运、复合等微观过程的影响，我们在Mort-Davis模型的基础上．建立了基于pin结构的a-Si：H薄膜太阳电池的理论模型，采用数值模拟的方法，茗EAMPS-1D程序环境下，对其进行理论计算。主要研究了非晶硅薄膜太阳电池本征i层厚度、

2、前端接触、带尾态对太阳电池转换效率的影响。通过模拟分析，我们得出以下结论：1、当非品硅薄膜太阳电池的i层厚度在200nm--400nm时，电池处丁最高的T作状态。2、非晶硅薄膜太阳电池的转换效率随带尾态特征能量、带尾态密度的增大而降低。当ED≤0．05eV，EA≤O．03eV，GDO、<1018cm。3eV"1，GAO≤10引L-=】ffl"3Ⅳ1，在此范围内，电池处于较高的-1：作状态。3、非晶硅薄膜太阳电池转换效率随前端接触ITO功函数的的增大而增大，当ITO的功函数在4．8曲L石．1eV时，电池的光电

3、转换效率最大。关键词：非晶硅，太降i能电池，能带结构，转换效率AbstractA-Si：Hmaterialsbecomequasi-directband-gapmaterialsduetotheatomicstructureofthelong-rangedisorder，whichhasahigherlevelofopticalabsorptionthanthecrystallinesiliconanditistheidealsolarlightabsorptionmaterial．However,alar

4、genumberofdanglingbonddefectandtheunconquerableeffectsoflight-inducedrecessionhavebecomeamajorobstacletothedevelopmentofamorphoussiliconmaterial．Forin-depthunderstandingoftheinfluenceof@nergybandstructureonmicro-processofcausodbylight-carriergeneration,tra

5、nsportationandcompound,thethesisestablishesthetheoreticalmodelofa-Si：Hthin-fiImsolarcellbasedOIlthepinstructureandMort-DavismodelandfurtheroarriesouttheoreticalcalculationsbywayofnumericalsimulationintheenvironmentofAMPS—lDprogram．Itmainlyanalysestheamorph

6、oussiliconthin-fillsolarcellintrinsici-layerthickness，front-endcontactsandtheinfluenceofbandtailstatesontheconversionefficiencyofsolarcells．Throughsimulationanalysis，wedrawthefollowingconclusions：1．MIenthethicknessofi-layerofamorphoussiliconthin-fillsolarc

7、ellskeepsk婀嗍l200to400nm，thebatterystaysinthehighestlevelofworkingcondition．2．T1leconversionefficiencyofAmorphoussiliconsolarcelldecreaseswiththeincreasingofcharacteristicenergyanddensityofbandtailstates．whenthebandtailsmtesarcinthisscope：ED．≤0．05eV,EA≤O．03

8、eV,GDO一<1018Cirl-3eV"I,GAO≤1021em3eV-l,thebaucrystaysinthehighestlevelofworkingcondition．3．TheconversionefficiencyofAmorphoussiliconsolarcellgrowswiththeincreasingoftheworkfunctionoffront-endcontactsITO．Whent