微晶硅材料在异质结太阳能电池中的应用研究及数值模拟

【摘要】：太阳能是取之不竭的清洁能源，如何将太阳能转化为可使用的能源，用于解决人类的能源危机，提高太阳能电池效率成为了关键技术。当今晶体硅太阳能电池使用较多，但是由于成本的增加和转化效率的低下，造成了电池的市场竞争力不强。薄膜电池能很好的解决这些问题，但是由于存在光致衰退效应，也使太阳能电池无法广泛应用。异质结太阳能电池结构好，兼顾两种电池的优势。微晶硅材料具有连续可调的带隙，具有较宽的光谱响应范围，所以微晶硅材料非常适合异质结太阳能电池。所以很有必要通过数值模拟研究微晶硅材料在异质结太阳能电池中的应用。 本文选用异质结模拟软件(AFORS-HET)，模拟了在不同工作温度中，uc-si背场对太阳能电池的影响。结果显示：随着电池背表面场带隙的增加，开路电压和转换效率不同程度的增加；利用背场掺杂浓度的增加，电池的开路电压、填充因子及转化效率都在不断提高；在背场厚度的增长情况下，电池机能下降。在温度上升情况下，背场相应的浓度掺杂值及材料厚度变化很小；然而在电池工作温度上升的情况下，微晶硅背场相应的带隙值有很显著的右移趋向。利用相同软件模拟了在不同工作温度中，uc-si窗口层对电池机能的影响。结果显示：在微晶硅窗口层帯隙增长的情况下，转化效率先增加后下降、开路电压不断增加；随着掺杂浓度的增加，电池性能整体呈现先上升后小幅下降的趋势；厚度的增加，电池的性能整体上呈现下降的趋势。在电池工作温度提高的情况下，微晶硅窗口层相应的厚度及掺杂浓度值都有显著的左移趋向；但其对应的最佳帯隙有明显的增加趋势。 【关键词】：异质结电池 微晶硅材料背场 微晶硅材料窗口层 AFORS-HET
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-14
• 1.1.1 能源、发展与环境10-11
• 1.1.2 清洁能源---太阳能11
• 1.1.3 我国太阳能的储量和利用11-14
• 1.1.4 太阳能光伏发电与微晶硅材料的优势14
• 1.2 太阳能电池的历史及光伏发电的现状和展望14-17
• 1.2.1 太阳能电池的发展历史14
• 1.2.2 光伏发电的现状和展望14-17
• 1.3 微晶硅材料的异质结太阳能电池的研究现状17
• 1.4 学位论文的开题思想和内容安排17-18
• 第二章 太阳能电池基本理论及微晶硅材料介绍18-28
• 2.1 太阳辐射光谱18
• 2.2 太阳能电池的种类18-19
• 2.3 太阳能电池的原理19-22
• 2.3.1 半导体材料20
• 2.3.2 PN 结的工作原理20-21
• 2.3.3 理论推导 PN 结的伏安特性21-22
• 2.4 太阳能电池伏安特性22-27
• 2.4.1 太阳能电池的等效电路22-24
• 2.4.2 太阳能电池的转换效率和填充因子24
• 2.4.3 半导体材料的电阻对太阳能电池的影响24-26
• 2.4.4 理论推导太阳能电池伏安特性26-27
• 2.5 提高太阳能电池性能的主要因素27
• 2.6 微晶硅材料的特性27-28
• 第三章 微晶硅背场的应用研究及数值模拟28-42
• 3.1 AFORS-HET 模拟软件介绍28
• 3.2 物理模型28-30
• 3.2.1 电池结构及 AFORS-HET 软件原理28-30
• 3.2.2 模拟电池参数30
• 3.3 模拟结果分析与讨论30-41
• 3.3.1 晶体硅背场、微晶硅背场对电池性能影响的比较30-31
• 3.3.2 不同工作温度，微晶硅背场帯隙变化对电池性能的影响31-35
• 3.3.3 不同工作温度，背场掺杂浓度变化对电池性能的影响35-38
• 3.3.4 不同工作温度，背场厚度变化对电池性能的影响38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 微晶硅窗口层的应用研究及数值模拟42-54
• 4.1 物理模型42-44
• 4.1.1 模拟电池结构42
• 4.1.2 模拟电池参数42-44
• 4.2 模拟结果分析与讨论44-52
• 4.2.1 不同工作温度、微晶硅窗口层帯隙变化对电池性能的影响44-46
• 4.2.2 不同工作温度、窗口层掺杂浓度变化对电池性能的影响46-49
• 4.2.3 不同工作温度、微晶硅窗口层厚度对电池的影响49-52
• 4.3 本章小结52
• 4.4 两种结构电池的比较52-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 总结54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61-62

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

我国太阳能光伏产品出口竞争将日趋激烈    孙广彬;

异质结硅太阳能电池a-Si:H薄膜的研究    林鸿生,段开敏,马雷

高速沉积μc-Si:H薄膜生长机制及其微结构的研究    韩晓艳;耿新华;郭群超;袁育杰;候国付;魏长春;张晓丹;孙建;薛俊明;赵颖;蔡宁;任慧志;张德坤;

利用射频PECVD技术低温制备纳米晶硅薄膜    周炳卿;潘洪涛;周培勤;

我国太阳能电池产业发展现状    李婉香;

PECVD低温制备微晶硅薄膜的研究    马康;王海燕;吴芳;卢景霄;郜小勇;陈永生;

我国的大气透明度及其计算    王炳忠,潘根娣

薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究    薛俊明,麦耀华,赵颖,张德坤,韩建超,侯国付,朱锋,张晓丹,耿新华

微晶硅材料和电池特性的相关研究    张晓丹;赵颖;魏长春;孙建;赵静;耿新华;熊绍珍;

纳米硅(nc-Si:H)晶体硅(c-Si)异质结太阳电池的数值模拟分析    胡志华,廖显伯,曾湘波,徐艳月,张世斌,刁宏伟,孔光临

太阳能热泵多功能复合机实验系统建模与仿真分析    赵芳;许梁;杨前明;孔祥强;

衬底参数及界面特性对硅异质结电池性能的影响    孙永堂;周骏;孙铁囤;邸明东;苑红伟;

纳米硅/晶体硅异质结太阳电池的优化设计    汪礼胜;祝霁洺;陈凤翔;

喇曼光谱研究硅烷体积分数对Si薄膜结构影响    张乾;高杨;张建新;阎殿然;安雪川;张志彬;王师;

透明导电薄膜对太阳能平板集热器性能的影响    梁庆;徐刚;甄恩明;陈丽华;苗蕾;

非晶硅顶电池中的n型掺杂层对非晶硅/微晶硅叠层太阳电池性能的影响    韩晓艳;李贵君;侯国付;张晓丹;张德坤;陈新亮;魏长春;孙健;薛俊明;张建军;赵颖;耿新华;

Analysis of the p~+/p window layer of thin film solar cells by simulation    林爱国;丁建宁;袁宁一;王书博;程广贵;卢超;

薄膜太阳能电池的发展动态    刘玉萍;陈枫;郭爱波;李斌;但敏;刘明海;胡希伟;

溅射环境下影响硅薄膜晶化的因素    田跃生;

非晶硅薄膜的金属诱导晶化研究现状    田跃生;

我国地面太阳辐射量的时空变化研究    查良松

海河流域降水空间插值方法的选取    刘登伟;封志明;杨艳昭;

中国风能资源空间分布的估算    廖顺宝;刘凯;李泽辉;

衬底温度对微晶硅薄膜沉积与结构特征的影响    杨恢东

我国光伏企业加工贸易生产控制模式之研究    刘仰焰;沈玉良;

新疆太阳辐射特征及其太阳能资源状况    刘佳;何清;刘蕊;陈向军;

青藏高原气温分布的空间插值方法比较    李新,程国栋,卢玲

影响太阳总辐射各主要因子的分析    白建辉,王庚辰

湖北省太阳能资源时空分布特征及区划研究    刘可群;陈正洪;夏智宏;

我国太阳能光伏产业的近期进展、挑战和对策建议    赵勇强;

本征微晶硅薄膜的结构演变及其对太阳电池光伏性能的影响(英文)    袁育杰;侯国付;张建军;薛俊明;赵颖;耿新华;

激活能测试装置设计及微晶硅薄膜激活能测试    陈庆东;王俊平;张宇翔;卢景霄;

本征微晶硅材料及其在电池中的应用    高艳涛 ,张晓丹 ,赵颖 ,朱锋 ,魏长春 ,孙建 ,耿新华 ,熊绍珍

拉曼光谱法研究微晶硅薄膜应力梯度    王建军;陈花;

VHF-PECVD制备微晶硅薄膜的微结构研究    张丽伟;余泽通;杨根;卢景霄;

等离子体增强CVD法沉积的微晶硅薄膜的微结构研究(英文)    陈永生,杨仕娥,卢景霄,郜小勇,张宇翔,王海燕,李瑞

H_2稀释在PECVD法制备微晶硅薄膜中的影响    王生钊;卢景霄;王红娟;刘萍;陈永生;张丽伟;杨仕娥;郜小勇;

热丝CVD制备微晶硅薄膜的研究    吕博嘉;刘艳红;刘东平;刘爱民;刘韶华;马腾才;

微晶硅渐变带隙太阳电池的模拟计算研究    韩兵;周炳卿;郝丽媛;王立娟;那日苏;

微晶硅薄膜的制备及结构和稳定性研究    张晓丹 ,赵颖 ,高艳涛 ,朱锋 ,魏长春 ,孙建 ,耿新华 ,熊绍珍

多孔空心阴极等离子体增强化学气相沉积制备高晶化率微晶硅薄膜    陈玖香;张受业;陈强;

ECR-PECVD法低温制备微晶硅薄膜及其结构研究    岳红云;吴爱民;张学宇;胡娟;李廷举;

微晶硅薄膜的低温制备    朱美芳;冯勇;刘丰珍;刘金龙;韩一琴;

微晶硅薄膜的电输运性质    刘丰珍;朱美芳;冯勇;韩一琴;刘金龙;汪六九;

μc-Si (p)/c-Si(n)异质结太阳电池的模拟计算与优化    李力猛;韩兵;周炳卿;陈霞;郝丽媛;

微晶硅薄膜太阳能电池的研究进展    王林申;张德贤;陶科;薛颖;姜元建;赵敬芳;

高速沉积本征微晶硅薄膜微结构的研究及其对电池性能的影响    韩晓艳;侯国付;张晓丹;魏长春;孙建;薛俊明;陈新亮;张德坤;李琳娜;李贵君;赵颖;耿新华;

VHF-PECVD沉积微晶硅薄膜的等离子体模拟研究    张晓丹;张发荣;葛洪;赵颖;

柔性不锈钢衬底上制备n-i-p微晶硅太阳电池的研究    袁育杰;张建军;侯国付;薛俊明;曹丽冉;赵颖;耿新华;

单室沉积p-i--n电池工艺中磷污染问题研究    孙福河;张晓丹;许盛之;王光红;岳强;魏长春;孙建;耿新华;熊绍珍;赵颖;

光伏专家：成本降幅决定路线    本报记者 邢佰英

罗清宇会见参加中博会的日本客商    记者 刘玉林

淮上明珠唱大风    本报记者 郭耀华

自主创新看蚌埠    本报记者 夏树

田承忠会见普乐公司客人    记者 赵良英　实习生 张皓亮

设备供应商崛起推动薄膜电池产业发展    北京北仪创新真空技术有限责任公司技术副总经理 赵益萍

“变”出新的增长点    本报记者 叶娟娟　史文通 郭伟

跨国设备商的薄膜陷阱    本报记者 严凯

倾力打造高级研发团队    记者 潘静　见习记者 李扬

微晶硅薄膜高速沉积、界面控制及太阳电池应用    左则文

VHF-PECVD技术沉积高生长率微晶硅薄膜及薄膜的稳定性研究    赵之雯

大气压高频辉光混合气体放电数值模拟    庄娟

有机小分子及微晶硅薄膜晶体管研究    李俊

柔性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能    岳红云

硅基薄膜及太阳电池制备研究    唐泽国

硅基薄膜高速沉积过程中的等离子体特性研究    许盛之

基于MOCVD-ZnO：B前电极的pin型超薄非晶硅太阳电池的初步研究    王利

纳米硅薄膜太阳电池优化研究    郭立强

热丝CVD法制备硅基薄膜材料及相关太阳电池模拟研究    黄海宾

空心阴极等离子体增强化学气相沉积微晶硅薄膜的研究    张受业

基于柔性有机衬底微晶硅薄膜的制备及性能研究    葛腾

微晶硅薄膜材料的制备及其光电特性的研究    张林睿

微晶硅薄膜的制备及其性能的研究    杨芳

微晶硅薄膜的制备及其在太阳电池中的应用    陈阳洋

脉冲磁控溅射沉积微晶硅薄膜的研究    梁凤敏

微晶硅材料在异质结太阳能电池中的应用研究及数值模拟    杨大洋

非晶硅太阳电池的制备及微晶硅电池的数值模拟    赵本定

微晶硅薄膜的PECVD制备及性能研究    齐立敏

VHF-PECVD法制备微晶硅薄膜生长过程的模拟和实验    陈喜平