低价硅衬底外延层结构太阳能电池计算机模拟

【摘要】：高成本是限制太阳能电池发展的重要问题。为此,设计了低价硅衬底外延层上制备太阳能电池是降低电池成本的途径之一。本论文针对a-Si(p)/poly-Si(n)/c-Si(n+)结构太阳能电池,进行了理论分析。在多晶硅薄膜理论基础上,通过数值计算得到多晶硅的迁移率、平均载流子浓度和电阻率等电学特性参数理论值。利用AFORS-HET异质结太阳能电池模拟程序,对a-Si(p)/poly-Si(n)/c-Si(n+)电池性能进行模拟。重点分析了多晶硅的厚度、晶粒尺寸和陷阱密度等参数对a-Si(p)/poly-Si(n)/c-Si(n+)电池性能的影响。 模拟结果表明： (1)随着多晶硅薄膜厚度的增加,电池的开路电压、短路电流、效率先迅速增加而后缓慢降低。电池效率存在极大值,并且极大值点随着晶粒尺寸的增加向多晶硅薄膜厚度增加的方向移动。多晶硅晶粒尺寸为10μm,多晶硅厚度为50μm时,电池效率最大。选择合适的电池厚度有利于节省材料降低成本和获得较高的效率。 (2)多晶硅晶粒尺寸在10微米以内时,随着多晶硅晶粒尺寸的增加,电池的短路电流、开路电压、填充因子和效率等性能参数随之增加但增加地趋势变缓。增大多晶硅的晶粒尺寸,有利于多晶硅薄膜电池的性能的提高。 (3)多晶硅陷阱密度对电池的性能参数有较明显的影响。随着多晶硅陷阱密度的增加,电池的性能参数逐渐地降低。减少多晶硅间界陷阱密度有利于提高电池的效率。 多晶硅薄膜的厚度、晶粒尺寸和陷阱密度等参数是影响电池性能特性的重要参数。选择合适多晶硅厚度和晶粒尺寸对于获得高的转换效率和降低成本是非常重要的。同时,通过工艺改善多晶硅结构,降低多晶硅陷阱密度可以有效提高电池的性能。 【关键词】：多晶硅 低价硅衬底外延结构 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 引言7-10
• 1.1 光伏产业及其发展7
• 1.2 硅太阳能电池及其发展7-9
• 1.2.1 单晶硅太阳电池8
• 1.2.2 多晶硅薄膜太阳能电池8
• 1.2.3 非晶硅薄膜太阳能电池8-9
• 1.3 选题及其意义9-10
• 2 太阳能电池原理10-14
• 2.1 太阳能电池的工作原理10
• 2.2 太阳能电池特性参数10-14
• 3 多晶硅薄膜理论14-20
• 3.1 关于多晶硅薄膜理论的发展历程14-15
• 3.2 多晶硅薄膜理论模型15-20
• 4 多晶硅薄膜电池的计算机模拟20-40
• 4.1 AFORS-HET计算软件的介绍20-22
• 4.2 器件结构22
• 4.3 模拟参数的选择22-25
• 4.4 模拟结果和分析25-40
• 4.4.1 多晶硅薄膜厚度对电池的影响25-31
• 4.4.2 多晶硅薄膜晶粒尺寸对电池的影响31-35
• 4.4.3 多晶硅陷阱密度对电池性能的影响35-40
• 结论40-41
• 参考文献41-42
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况42-43
• 致谢43-44

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