新型ZnO/AlSb异质结太阳能电池模拟研究
发布时间：2021-12-22 14:25
ZnO是一种宽禁带的直接带隙半导体材料，禁带宽度为3.3eV，属于六方铅锌矿结构。本征的ZnO薄膜具有很高的电阻率，掺Al氧化锌（AZO）薄膜具有很低的电阻率和高的光透射率（可见光范围内透射率可达90%），宽带隙、高电导率、高透明度、良好的热稳定性以及无毒自然储存量丰富等优点使其是很好的电池窗口层材料。AlSb做为二元化合物半导体材料，禁带宽度为1.62eV，在波长300-900nm范围内的吸收系数可达104105cm-1，很适合作为太阳能电池的吸收层，与太阳光谱有很好的光学匹配，用于制造太阳能电池的理论转换效率可达27%。.基于对ZnO和AlSb的分析，本文提出新型ZnO/AlSb异质结太阳能电池模型，并运用AMPS软件对n-ZnO/i-AlSb/p-AlSb异质结太阳能电池的性能进行了模拟，针对n/p层掺杂浓度、i层厚度以及n/i异质结界面态对电池填充因子、转换效率、开路电压以及短路电流密度的影响进行了模拟并分析探索。结果显示掺杂浓度的提高有助于提高电池的转换效率，增加吸收层的厚度可增加电池的载流子收集率从而提高电池的整体性能，而界面态的存在会降低电池的转换效...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 太阳光辐射
1.2 太阳能的特点
1.3 太阳能电池材料
1.3.1 吸收层材料
1.3.2 阻挡层材料
1.3.3 窗口层材料
1.4 太阳能电池的发展现状
1.5 研究目的和意义
2 太阳能电池的基本原理
2.1 半导体材料光吸收
2.2 p-n 结
2.3 pin 结
2.4 太阳能电池的主要性能参数
2.4.1 开路电压 V_oc
2.4.2 短路电流 I_SC
2.4.3 输出功率
2.4.4 填充因子
2.4.5 转换效率
2.5 本章小结
3 AMPS-1D 软件概论
3.1 模拟的意义
3.2 AMPS-1D 计算方法
3.3 AMPS-1D 使用方法
3.4 本章小结
4 ZnO/AlSb 异质结电池的物理模型
4.1 ZnO 材料的结构与性质
4.1.1 ZnO 的晶体结构
4.1.2 ZnO 的基本性质
4.2 ZnO 的电学性质与掺杂
4.2.1 ZnO 的 n 型掺杂
4.2.2 ZnO 的 p 型掺杂
4.3 AlSb 材料结构与性质
4.4 AlSb 材料的电学性质与掺杂
4.5 半导体异质结
4.5.1 电子亲和准则
4.5.2 异型异质结
4.5.3 界面态
4.6 ZnO/AlSb 电池物理模型与参数
4.7 本章小结
5 掺杂浓度对 ZnO/AlSb 太阳能电池性能影响的模拟
5.1 理想状态下的模拟
5.2 理想状态下的模拟结果分析
5.3 n 层 ZnO 掺杂浓度改变对电池性能影响的模拟
5.4 n 层 ZnO 掺杂浓度模拟结果分析
5.5 p 层 AlSb 掺杂浓度改变对电池性能影响的模拟
5.6 p 层 AlSb 掺杂浓度模拟结果分析
5.7 本章小结
6 i 层厚度与界面态对 ZnO/AlSb 太阳能电池的性能影响的模拟
6.1 i 层 AlSb 厚度改变对电池性能影响的模拟
6.2 i 层 AlSb 厚度改变对电池性能影响的模拟结果分析
6.3 界面态缺陷对 ZnO/AlSb 太阳能电池的性能影响的模拟
6.3.1 界面态缺陷模型
6.3.2 界面态缺陷对 ZnO/AlSb 太阳能电池的影响模拟
6.3.3 界面态缺陷对 ZnO/AlSb 太阳能电池的影响模拟结果分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]n型衬底上双面HIT太阳电池背场的模拟优化[J]. 张研研,任瑞晨,史力斌. 人工晶体学报. 2012(05)
[2]数值模拟p/i界面对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响[J]. 苗丽燕,杨仕娥,李艳阳,陈永生,谷锦华,卢景霄. 人工晶体学报. 2011(03)
[3]掺杂氧化锌薄膜的最新进展[J]. 刘波,赵小如,冯娴娴,刘凯,赵亮. 液晶与显示. 2009(04)
[4]非晶硅太阳电池光照J-V特性的AMPS模拟[J]. 胡志华,廖显伯,刁宏伟,夏朝凤,许玲,曾湘波,郝会颖,孔光临. 物理学报. 2005(05)
[5]纳米硅（nc-Si:H）晶体硅（c-Si）异质结太阳电池的数值模拟分析[J]. 胡志华,廖显伯,曾湘波,徐艳月,张世斌,刁宏伟,孔光临. 物理学报. 2003(01)
[6]a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析[J]. 林鸿生,段开敏,马雷. 半导体学报. 2002(05)
硕士论文
[1]硅基薄膜太阳电池的优化设计与模拟计算[D]. 韩兵.内蒙古师范大学 2010
[2]高转换效率太阳能电池仿真设计[D]. 徐耀敏.武汉理工大学 2010
本文编号：3546546
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 太阳光辐射
1.2 太阳能的特点
1.3 太阳能电池材料
1.3.1 吸收层材料
1.3.2 阻挡层材料
1.3.3 窗口层材料
1.4 太阳能电池的发展现状
1.5 研究目的和意义
2 太阳能电池的基本原理
2.1 半导体材料光吸收
2.2 p-n 结
2.3 pin 结
2.4 太阳能电池的主要性能参数
2.4.1 开路电压 V_oc
2.4.2 短路电流 I_SC
2.4.3 输出功率
2.4.4 填充因子
2.4.5 转换效率
2.5 本章小结
3 AMPS-1D 软件概论
3.1 模拟的意义
3.2 AMPS-1D 计算方法
3.3 AMPS-1D 使用方法
3.4 本章小结
4 ZnO/AlSb 异质结电池的物理模型
4.1 ZnO 材料的结构与性质
4.1.1 ZnO 的晶体结构
4.1.2 ZnO 的基本性质
4.2 ZnO 的电学性质与掺杂
4.2.1 ZnO 的 n 型掺杂
4.2.2 ZnO 的 p 型掺杂
4.3 AlSb 材料结构与性质
4.4 AlSb 材料的电学性质与掺杂
4.5 半导体异质结
4.5.1 电子亲和准则
4.5.2 异型异质结
4.5.3 界面态
4.6 ZnO/AlSb 电池物理模型与参数
4.7 本章小结
5 掺杂浓度对 ZnO/AlSb 太阳能电池性能影响的模拟
5.1 理想状态下的模拟
5.2 理想状态下的模拟结果分析
5.3 n 层 ZnO 掺杂浓度改变对电池性能影响的模拟
5.4 n 层 ZnO 掺杂浓度模拟结果分析
5.5 p 层 AlSb 掺杂浓度改变对电池性能影响的模拟
5.6 p 层 AlSb 掺杂浓度模拟结果分析
5.7 本章小结
6 i 层厚度与界面态对 ZnO/AlSb 太阳能电池的性能影响的模拟
6.1 i 层 AlSb 厚度改变对电池性能影响的模拟
6.2 i 层 AlSb 厚度改变对电池性能影响的模拟结果分析
6.3 界面态缺陷对 ZnO/AlSb 太阳能电池的性能影响的模拟
6.3.1 界面态缺陷模型
6.3.2 界面态缺陷对 ZnO/AlSb 太阳能电池的影响模拟
6.3.3 界面态缺陷对 ZnO/AlSb 太阳能电池的影响模拟结果分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]n型衬底上双面HIT太阳电池背场的模拟优化[J]. 张研研,任瑞晨,史力斌. 人工晶体学报. 2012(05)
[2]数值模拟p/i界面对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响[J]. 苗丽燕,杨仕娥,李艳阳,陈永生,谷锦华,卢景霄. 人工晶体学报. 2011(03)
[3]掺杂氧化锌薄膜的最新进展[J]. 刘波,赵小如,冯娴娴,刘凯,赵亮. 液晶与显示. 2009(04)
[4]非晶硅太阳电池光照J-V特性的AMPS模拟[J]. 胡志华,廖显伯,刁宏伟,夏朝凤,许玲,曾湘波,郝会颖,孔光临. 物理学报. 2005(05)
[5]纳米硅（nc-Si:H）晶体硅（c-Si）异质结太阳电池的数值模拟分析[J]. 胡志华,廖显伯,曾湘波,徐艳月,张世斌,刁宏伟,孔光临. 物理学报. 2003(01)
[6]a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析[J]. 林鸿生,段开敏,马雷. 半导体学报. 2002(05)
硕士论文
[1]硅基薄膜太阳电池的优化设计与模拟计算[D]. 韩兵.内蒙古师范大学 2010
[2]高转换效率太阳能电池仿真设计[D]. 徐耀敏.武汉理工大学 2010
本文编号：3546546
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3546546.html
