非晶硅薄膜太阳电池光电转换效率的数值研究

摘要

a-Si：H材料因原子结构的长程无序使其成为准直接带隙材料，其光吸收系数比晶体硅大得多，是太阳电池理想的光吸收材料。但a-Si：H材料大量的悬挂键等缺陷态和难以克服的光致衰退效应等成为发展非晶硅材料的主要障碍。
　　 为深入理解a-Si：H材料的能带结构等因素对光生载流子的产生、输运、复合等微观过程的影响，在Mott-Davis模型的基础上,建立了基于pin结构的a-Si：H薄膜太阳电池的理论模型，采用数值模拟的方法，在AMPS-1D程序环境下，对其进行理论计算。主要研究了非晶硅薄膜太阳电池本征i层厚度、前端接触、带尾态对太阳电池转换效率的影响。通过模拟分析，得出以下结论：
　　 1、当非晶硅薄膜太阳电池的i层厚度在200nm～400nm时，电池处于最高的工作状态。
　　 2、非晶硅薄膜太阳电池的转换效率随带尾态特征能量、带尾态密度的增大而降低。当ED≤0.05eV，EA≤0.03eV，GDO≤1018cm-3eV-1，GAO≤1021cm-3eV-1，在此范围内，电池处于较高的工作状态。
　　 3、非晶硅薄膜太阳电池转换效率随前端接触ITO功函数的的增大而增大，当ITO的功函数在4.8eV～5.1eV时，电池的光电转换效率最大。

目录

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第一章 绪论

1.1太阳能电池研究的背景和意义

1.2硅基薄膜太阳电池研究现状

1.3提高非晶硅薄膜太阳电池转换效率的途径

1.4本论文的结构和主要研究内容

第二章 太阳能电池原理

2.1太阳常数和太阳光谱

2.2 pn结的光伏效应

2.3太阳能电池等效电路及特性参数

2.4太阳电池电流—电压特性分析

2.5量子效率谱

2.6太阳能电池转换效率分析

2.7太阳电池效率损失分析

第三章 硅基薄膜太阳电池

3.1非晶硅材料的结构特点

3.2非晶硅材料的光电特性

3.3非晶硅材料的光致衰减

3.4微晶硅与纳米硅薄膜材料

3.5非晶硅薄膜太阳电池的物理模型

第四章 pin型非晶硅薄膜太阳电池转换效率的模拟分析

4.1半导体器件数值分析理论基础

4.2 i层厚度对非晶硅太阳电池的影响

4.3带尾态对非晶硅太阳电池的影响

4.4前端接触势垒高度对非晶硅太阳电池的影响

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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