本征层厚度及掺对a-si：h太阳电池性能影响的模拟研究论文

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1、本征层厚度及掺对a-Si：H太阳电池性能影响的模拟研究毕业论文目录丽水学院1学号：131020802221第1章绪论31.1引言31.2太阳电池技术的发展历史[2]51.3太阳电池的发展方向及应用91.4本章小结1第2章a-Si太阳电池结构及原理分析22.1结构分析22.2原理分析52.3本章小结13第3章a-Si太阳电池性能模拟研究143.1软件介绍143.2模型结构163.3掺杂模拟及结果173.4厚度模拟及结果223.5本章小结25第4章模拟结果分析26页464.1受主型掺杂对太阳能电池性能影响的

2、分析264.2施主型掺杂对太阳能电池性能影响的分析324.3两种掺杂浓度对太阳能电池性能影响的对比分析36n4.4本征层厚度对太阳能电池性能影响的分析404.5本章小结43第5章结论44本文采用AMPS-1D模拟研究了pin结构的a-Si：H薄膜太阳能电池的各种性能。通过设置本征层厚度和掺杂浓度的不同参数，得到太阳能电池的性能与改变参数的关系最终找出了提高太阳能电池性能的方法。44对于本征层厚度，短路电流密度可以知道，当厚度在550nm左右时其短路电流最大，同时其转换效率也最大。开路电压在厚度达到200

3、nm后变化不是很大，但是超过500nm时就有下降的趋势，因此应该合理的取舍其厚度，以实现最佳的转换效率和其他的所需性能。44对于掺杂浓度，由研究可以知，在本征层中掺杂对提高非晶硅太阳能电池的性能没有作用，相反会降低其性能，因此应该尽量的减小本征层中的掺杂。44第6章总结与体会45致谢46页46第1章绪论1.1引言由于上世纪人类物质文明的飞速发展是建立在大量消耗地球上蕴藏的能源资源和大规模破坏人类赖以生存的生态环境的基础上的，能源枯竭已成为人类社会最大的威胁之一，如表1-1[1]所示。在节约能源的前提下发

4、展经济已成为人们的共识。因此在新世纪内，人类文明可持续发展所面临的三大课题被称做”3E”，即energy、economy和environment。新世纪经济的发展不能仅看产值，还要看单位能耗的产值。图表1-1全世界能源资源情况种类探明可采储量年产量可采年数煤1.03×1012t(1996年)4.6×109t223年石油1.053×1012桶（1998年）2.67×1010桶39年天然气1.46×1014m3（1998年）2.27×1012m364年太阳内部每时每刻都在发生热核聚变反应，进行质能转换，向宇

5、宙辐射的总功率约为318×1023kW，投射到地球大气层之前的功率密度约为1135kW/m2，到达地表的功率密度仍有1kW/m2。如果太阳辐射维持不变，则太阳半衰期寿命还有7×1012年以上，可以说太阳能是取之不尽用之不竭的天赐能源。我国陆地2/3以上地区的年日照时数大于2000h，太阳能相当丰富。目前，页46太阳能的利用主要有太阳电池发电和太阳能热水器制热。太阳能发电分为太阳光能发电和太阳热能发电两大类。太阳光能发电是通过太阳电池将太阳能直接转换成电能的系统，又称作光伏系统(photo-voltaic

6、powergenerationsystem)。太阳热能发电是将太阳热能储蓄在热介质中产生水蒸气以推动蒸汽轮机发电的系统。由于太阳热能发电系统的集热装置和太阳跟踪装置均较复杂且尚未实用化，而太阳电池发电与其他发电方法相比具有无振动、无噪声、无污染的特点，如表1-2所示，因此太阳热能发电得到广泛使用。图表1-2各种发电方法产生大气污染物的量g/kWh发电方法煤石油天然气原子能风力水力太阳能污染物COX322.8258.51787.86.75.95.3NOX1.80.880.90.0030.007SOX3.4

7、1.70.0010.030.02页461.2太阳电池技术的发展历史[2]太阳电池源于“光生伏特效应”，是指光照使不均匀半导体或者半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象，于1887年，由HeinrichHertz发现，1905年爱因斯坦用光子概念进行了成功的理论解释。光伏效应存在于所有的金属和非金属材，理论上金属太阳电池的光电转换效率不会高于1%，因此，各国都将太阳电池的发展重点放在非金属及具有半导体特征的化合物上。Shell和BP为最早的太阳能光电领导厂商，1901—1945年研究的太阳能装置，

8、虽接近实用目标，但费用偏高。后来受两次世界大战以及石油及水电等能源被大量使用，太阳能应用研究被放缓。直到1946—1972年，二战后的经济复苏阶段，由于石油资源的逐渐减少，各国重启太阳能研究。1954年美国贝尔实验室首次制作出硅基太阳电池，次年美国无线电公司（RCA）开始进行GaAs太阳电池的开发，美国波音（Boeing）公司在1956年通过其子公司Spectrolab，专门从事GaAs太阳电池的研发，并于1959年在探险家六号卫星上搭载该