基于隧道结的非晶硅/晶体硅叠层电池的设计与制备

发布时间：2024-02-25 17:55

　　提出了一种新型叠层电池结构,上层电池为PIN非晶硅薄膜电池,下层电池为外延生长的PN结的晶体硅光伏电池,上下层利用重掺杂的PN隧道结进行串联,形成了叠层电池。上层非晶硅电池吸收短波光部分,提供较高的开路电压,减小高能光子损失;下层晶硅电池吸收剩余的长波光部分,结合了非晶硅与晶体硅电池的优点。上层PIN电池使用wxAMPS软件进行模拟,下层PN晶硅电池使用MATLAB软件进行模拟,分别得到上下层电池的电流分布,对上下层电流密度积分得到上下层电池流通电流,相等时即成功完成了电流匹配。分析理论模型,对叠层电池的几个关键参数(短路电流、量子效率、开路电压、填充因子和转换效率)进行分析,详细讨论了叠层电池在光滑表面和制绒表面时i层厚度与短路电流、量子效率、开路电压、填充因子与转换效率之间的关系。根据理论数据建构实际电池模型,完成叠层电池的具体制作,包括硅片的清洗,使用PECVD仪器对非晶硅层和ITO层进行沉积,掩模板图案的设计,旋涂胶的旋涂及烘干,电极表面的光刻等。制作完成后,将大电池分割为若干小块,分别测量其电特性,将实际测量数据与理论数据比对,分析了造成实际情况不足的原因,并提出了改善建议。

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1处于热平衡的PN结Fig.2-1PNjunctioninthermalequilibrium受主空穴过结电势差

上海电机学院硕士学位论文7第二章电池设计理论基础2.1晶硅太阳能电池的物理模型晶硅太阳能电池c-Si的带隙(Eg)为1.12eV,这是产生自由电子空穴对所需的能量[1]。将磷等V族元素掺杂进纯的Si，可以增加自由电子的密度[1]。磷位于Si的晶格处,与周围四个Si原子结合。第五个....

图2-2太阳能电池的能量带图(a)在热平衡下,(b)在黑暗条件下向前偏置下,(c)在照明条件下Fig.2-2Theenergybanddiagramofsolarcells(a)underthermalbalance,(b)underforwardbiasindarkconditions,and(c)underlightingconditionsN型qVocEv（c）

上海电机学院硕士学位论文8穴扩散到n型Si,使受主产生负电荷。这种扩散导致n侧出现正电荷,p侧出现负电荷,这个电场把结附近的自由电荷耗尽，形成一个所谓的耗尽区。图2-2太阳能电池的能量带图(a)在热平衡下,(b)在黑暗条件下向前偏置下,(c)在照明条件下Fig.2-2Theene....

图2-3简单电路中的太阳能电池Fig.2-3Solarcellsinsimplecircuits电子中性p区中性N区VOC

上海电机学院硕士学位论文9是由内部电场平衡的。在热平衡中，PN结表示在空间电荷区存在内部电场的情况下，载流子的产生、复合、扩散和漂移之间的平衡。为了更好地理解PN结的原理，我们使用了如图2.2所示的能带图。PN结能带图中的能级为:1)Ec(传导带)，传导电子能占据的能量最低;2)....

图2-4太阳能电池的等效电路(a)一个二

上海电机学院硕士学位论文10电场的强度，导致极少量的大多数载流子以扩散的方式穿过结。这些多数载流子产生的电流称为正向偏置电流。带负载太阳能电池的简单电路如图2-3所示。在p-n结太阳能电池中,光子产生的电子-空穴对是电的来源[45]。当能量高于Si带隙的光子被Si材料吸收时，在结....

本文编号：3910678