晶体硅薄膜异质结太阳能电池的研制与模拟

【摘要】：基于晶体硅上的薄膜异质结太阳能电池作为一种新型的太阳能电,凭借其开发成本低廉、制作工艺相对容易等优势正渐渐的引起广大科学家的关注,尽管目前各个实验室所制备出的这种电池存在着转换效率较低的问题,但是它的制备低能耗、低成本的优势,绝对能与现阶段高成本、高能耗的单晶硅、多晶硅太阳能电池抗衡。在晶体硅衬底上沉积一层透明的半导体材料,这种工艺成本低、易实现、精度高。日本Sanyo公司已经看到了基于晶体硅上的薄膜异质结太阳能电池的优势,推出了HIT电池现己经将其产业化,效率已达到18%,为将来研究提供了良好的借鉴,是非常具有前景的电池。 本文在前人的基础上,选用了n-ZnO/p-c-Si异质结结构作为电池的核心。ZnO材料具有良好的光电特性,而且对环境友好,制备原料成本低廉且纯度高；其次,ZnO材料具有3.37eV的高禁带宽度适合做为电池材料。论文首先对n-ZnO/p-c-Si异质结进行了计算机模拟,模拟获得的最高开路电压Voc=588.8mV,电路电流Jsc=36.09mA/cm2,填充因子FF=65.98%,转换效率Eff=14.02%；之后采用溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜形成n-ZnO/p-c-Si异质结太阳能电池,其开路电压Voc=0.23V,短路电流Isc=0.9825mA,填充因子FF=36.1%,转换效率Eff=0.225%,并且分析了电池转换效率过低的原因。后续测量发现电池的效率等随着时间的推移会逐渐降低,分析认为是银电极氧化以及n-ZnO与p-c-Si界面之间生成了Si02薄层导致电池的内阻增加效率降低。 【关键词】：太阳能电池 异质结 氧化锌 晶体硅 溶胶-凝胶
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 引言7-8
• 1.2 太阳能电池的分类8-11
• 1.3 研究背景11-15
• 1.4 论文研究目的和内容15-16
• 第二章 太阳能电池16-21
• 2.1 太阳能电池的基本原理16-19
• 2.2 太阳能电池的主要参数和基本特性的测量19-21
• 第三章 硅基异质结电池的计算机模拟研究21-35
• 3.1 计算机模拟AFORS-HET软件简介21-22
• 3.2 n-ZnO/p-c-Si异质结电池的模拟与分析22-29
• 3.3 n-ZnO/i-a-Si：H/p-c-Si异质结结构太阳能电池的模拟与分析29-31
• 3.4 n-a-Si：H/p-c-Si结构太阳能电池的模拟与分析31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 ZnO薄膜与ZnO/Si异质结制备与研究35-49
• 4.1 溶胶凝胶法制备ZnO薄膜35-36
• 4.2 ZnO薄膜制备过程36-40
• 4.3 实验测试以及获得的结论40-48
• 4.4 本章小结48-49
• 结论49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51

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