發(fā)布時(shí)間：2020-05-07 11:16

【摘要】：能源是人類生存和發(fā)展的必要條件,千百年來(lái)由于傳統(tǒng)能源的使用,人類社會(huì)得到了快速發(fā)展。尤其是第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命的出現(xiàn),人類社會(huì)發(fā)生了翻天覆地的改變,但同時(shí)因?yàn)橐悦骸⑹�油等傳統(tǒng)化石能源的使用,地球生態(tài)環(huán)境受到了極大的破壞,物種甚至面臨著生存的威脅。因此,以太陽(yáng)能電池為代表的新能源技術(shù)受到了人們的極大關(guān)注,而制約著太陽(yáng)能電池發(fā)展的關(guān)鍵因素是其光電轉(zhuǎn)換效率。作為硅基太陽(yáng)能電池中最有潛力的HIT太陽(yáng)能電池具有更高的效率,因此加大HIT太陽(yáng)能電池的投入和研究十分必要。本課題采用AFORS-HET軟件對(duì)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,通過(guò)對(duì)電池各功能膜層參數(shù)的不同設(shè)定值的建模,研究了三種結(jié)構(gòu)HIT太陽(yáng)能電池性能變化,具體研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:(1)傳統(tǒng)無(wú)本征層結(jié)構(gòu)電池發(fā)射層、襯底和背場(chǎng)層厚度分別為4 nm、300μm和4 nm時(shí)性能最優(yōu)。單本征層結(jié)構(gòu)n型電池發(fā)射層、本征層、襯底和背場(chǎng)層厚度分別為4 nm、4 nm、150μm和4 nm時(shí)性能最優(yōu),p型電池發(fā)射層、本征層、襯底和背場(chǎng)層厚度分別為4 nm、4 nm、200μm和4 nm時(shí)性能最優(yōu)。雙本征層結(jié)構(gòu)n型電池發(fā)射層、前本征層、襯底、后本征層和背場(chǎng)層厚度分別為4 nm、4 nm、150μm、4 nm和4 nm時(shí)性能最優(yōu),p型電池發(fā)射層、前本征層、襯底、后本征層和背場(chǎng)層厚度分別為4 nm、4 nm、200μm、4 nm和4 nm時(shí)性能最優(yōu);(2)三種電池隨襯底摻雜濃度增加,轉(zhuǎn)換效率提高,摻雜濃度為1×10~(17) cm~(-3)時(shí),轉(zhuǎn)換效率趨于平緩,發(fā)射層和背場(chǎng)層摻雜濃度大于1×10~(19) cm~(-3)時(shí),電池性能基本保持不變;隨缺陷態(tài)密度增加,電池性能下降;對(duì)于p型HIT電池,隨功函數(shù)增加,電池性能降低;對(duì)于n型HIT電池,隨功函數(shù)增加,電池性能增加。綜合多種參數(shù)來(lái)看,由于沒有鈍化層或鈍化層單一,鈍化效果有限,所以襯底缺陷態(tài)密度對(duì)傳統(tǒng)無(wú)本征層和單本征層電池效率影響最大,對(duì)雙本征層結(jié)構(gòu)電池,由于雙層鈍化效果顯著,此時(shí)高濃度缺陷態(tài)密度的影響有限。相反此時(shí)摻雜濃度提高對(duì)效率影響最大;(3)三種電池結(jié)構(gòu)中,雙本征層結(jié)構(gòu)n型HIT電池由于雙層鈍化效果顯著,致使其轉(zhuǎn)換效率最高,為27.54%,是最理想的電池結(jié)構(gòu),其他的轉(zhuǎn)換效率較低�？紤]到雙本征層結(jié)構(gòu)電池中不同種類TCO薄膜的吸收損耗,ZnO薄膜的光譜響應(yīng)好,透光性比ITO薄膜高,所以選擇ZnO作為窗口層時(shí)相應(yīng)波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的光譜響應(yīng)效果顯著提升,促使對(duì)應(yīng)的HIT太陽(yáng)能電池的短路電較大,HIT電池的轉(zhuǎn)換效率較高。
【圖文】：

圖 2. 1 太陽(yáng)能電池工作原理圖理：當(dāng)太陽(yáng)光照射至電池正表面，，電池 HIT 太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的光生載流子擴(kuò)散于內(nèi)建電場(chǎng)的牽引，空穴(電子)與電子積累至太陽(yáng)能電池正、背表面，形成所謂Ei

N/P型晶硅基雙面異質(zhì)結(jié)能帶圖
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4

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