空穴选择性传输层在背结太阳电池中的应用

发布时间：2020-10-14 18:28

　　 由界面能带调控构建的“载流子选择性”非掺杂界面异质结,可以有效规避传统晶硅电池工艺中的高温掺杂过程,同时有效降低和抑制掺杂带来的寄生吸收/俄歇复合问题,近年来成为光伏领域的研究热点之一。本论文中,调查研究了两种有代表性的非掺杂空穴选择性传输材料,即聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)和过渡金属氧化物氧化钼(MoO_x),与晶硅基底结合构建背接触性异质结太阳电池,详细研究了这两种功能薄膜的具体参数对器件光伏特性的影响规律。主要研究内容及结果如下:(1)报道了PEDOT:PSS层对硅片表面的钝化效果随其厚度而变化的现象,并通过对太阳电池器件的光伏特征参数进行具体考察,得出PEDOT:PSS层最优厚度为200nm。(2)在太阳电池的背面旋涂较厚的PEDOT:PSS层无需担心其寄生吸收效应,将基于厚度变化的钝化提升规律应用在背结杂化太阳电池中,使得器件最终展示出较为优异的光电转换效率(PCE)为16.3%。通过在Si衬底上的采取适当的化学前处理,使得具有200nm PEDOT:PSS层的背结杂化太阳电池获得更高的PCE至16.8%。此外,这种背结杂化太阳电池的环境稳定性远高于传统正置结构。(3)使用MoO_x作为空穴选择性传输层应用在背结太阳电池中,通过插入本征氢化非晶硅[a-Si:H(i)]薄层来优化器件钝化性能,降低背面结区载流子复合。通过一系列针对钝化性能和接触电阻的设计,最终制备出效率为16.7%的背结MoO_x/n-Si器件。本论文研究的PEDOT:PSS薄膜在硅片上的钝化规律,以及MoO_x薄膜的钝化提升方法,为有机聚合物/硅电池和过渡金属氧化物/硅电池的性能进一步提升提供了新的思路。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM914.4
【部分图文】：

第 1 章 绪论铜铟镓硒和非晶硅薄膜太阳电池为代表，最高的转换效率已经达到 22.9%。由于硅基太阳电池制备工艺成熟、光电转换效率较高、有着优异的器件稳定性和丰富的材料来源，使其占据了全球大部分的光伏发电市场。对于第三代太阳电池以叠层太阳电池、钙钛矿太阳电池、有机太阳电池和有机/无机杂化太阳电池等为代表，主要致力于研究高效、低成本的光伏器件，为光伏发电事业展现出更多的可能性。

扩散的不断进行的情况下，电子和空穴的扩散和漂移会达到一个动态平衡状态结的静电流为零为热平衡状态下的的电子/空穴对在外电路完成整个光电转换的过程定功率的电池器件我们研究的硅基太阳电池来说硼或磷，可以分别制成作为一种典型的射时，入射的光子被吸收并且它们的能量被转换成电子区，使得来自 n图 1.2 pn 结空间电荷区示意图扩散的不断进行，空间电荷不断累积，结区面积不断扩大电子和空穴的扩散和漂移会达到一个动态平衡状态结的静电流为零。此时空间电荷数量稳定，空间电荷区也不再扩大pn 结。当光入射到 pn 结上时，平衡状态被打在内建电场的作用下进行分离，并产生光生电流外电路完成整个光电转换的过程，同时，对电池器件进行定功率的电池器件。我们研究的硅基太阳电池来说，硅是间接带隙半导体，带隙为可以分别制成p型或n型半导体。两者接触结合便形成pn 结半导体二极管，可以将光照辐射转换成有用入射的光子被吸收并且它们的能量被转换成电子/空穴对型的自由电子在 pn 结上迁移与 p 型半导体中的空扩大。在不电子和空穴的扩散和漂移会达到一个动态平衡状态，空间电荷区也不再扩大状态被打并产生光生电流。进行串并联带隙为 1.1结合便形成p可以将光照辐射转换成有用空穴对。型半导体中的空

图 1.3 （a）理想情况下太阳电池等效电路图评价太阳电池性能的主要参数有最大功率度（Short Circuit Current Density以及填充因子（Fill Factor曲线）的特性决定，转换效率定的，图 1.4 中展示了常规的太阳电池伏安特性曲线理想情况下太阳电池等效电路图；（b）实际情况下太阳电池等效电路图评价太阳电池性能的主要参数有最大功率（Peak Power，Pm），，Jsc），开路电压（Open Circuit Voltage，FF）等。这些参数一般由光照下的伏安特性曲线转换效率（Conversion Efficiency，η）是由上述常规的太阳电池伏安特性曲线。图 1.4 太阳电池的 IV 特性曲线实际情况下太阳电池等效电路图），短路电流密，Voc），这些参数一般由光照下的伏安特性曲线（J-V上述参数共同决
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本文编号：2841021