ZnSiP 2 -Si太阳电池性能模拟与分析

发布时间：2023-02-26 18:04

　　硅基太阳电池是现阶段光伏发电市场的主流产品,提高光电转换效率、降低发电成本是扩大硅基太阳电池应用领域、推进可再生能源发展面临的关键问题,异质结或叠层太阳电池是高效太阳电池的发展方向之一。ZnSiP2作为Ⅲ-V族材料衍生物,具有宽禁带、吸收系数高、与硅晶格失配率低等优点,是制备硅基异质结及叠层太阳电池的优选材料。目前,基于ZnSiP2-Si材料体系太阳电池的研究刚刚起步,关于不同结构太阳电池特性的研究工作尚未充分进行,合理的太阳电池结构参数是获得高光电转化效率的前提和基础。本文在介绍太阳电池和叠层电池相关理论的基础上,采用Silvaco-TCAD仿真软件建立了 ZnSiP2/Si异质结、ZnSiP2/Si双结和ZnSiP2/Si/SiGe三结叠层太阳电池的二维结构模型,模拟了不同结构太阳电池的特性,分析了材料参数和结构尺寸对太阳电池特性的影响,从而为后续ZnSiP2-Si太阳电池的研制提供参考依据。主要结果如下:(1)选用厚度100μm、掺杂浓度3 × 1016cm-3的单晶硅为衬底,模拟分析了 ZnSiP2层参数对ZnSiP2/Si异质结太阳电池特性的影响,得到一组初步优选的结构参数:...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 硅基太阳电池的发展概况
        1.2.1 单结高效太阳电池
        1.2.2 叠层太阳电池
    1.3 ZnSiP₂材料的特点及其研究进展
        1.3.1 ZnSiP₂在太阳电池领域的应用优势
        1.3.2 ZnSiP₂材料研究进展
    1.4 论文的研究目的和主要研究内容
2 太阳电池的相关理论基础
    2.1 太阳电池的工作原理
    2.2 太阳电池的输出特性与表征参数
        2.2.1 Ⅰ-Ⅴ特性
        2.2.2 开路电压
        2.2.3 短路电流
        2.2.4 填充因子
        2.2.5 转换效率
        2.2.6 量子效率
    2.3 叠层电池基本原理
    2.4 太阳辐射光谱
    2.5 本章小结
3 ZnSiP₂/Si异质结太阳电池特性模拟与分析
    3.1 仿真软件Silvaco-TCAD
    3.2 材料参数与物理模型
    3.3 ZnSiP₂/Si异质结太阳电池特性模拟
        3.3.1 ZnSiP₂/Si异质结太阳电池结构模型建立
        3.3.2 ZnSiP₂层厚度对异质结太阳电池性能的影响
        3.3.3 ZnSiP₂层掺杂浓度对异质结太阳电池性能的影响
        3.3.4 ZnSiP₂层少子寿命对异质结太阳电池性能的影响
    3.4 本章小结
4 ZnSiP₂/Si双结叠层太阳电池特性模拟与分析
    4.1 隧道结
    4.2 ZnSiP₂/Si双结叠层太阳电池结构模型建立
    4.3 ZnSiP₂/Si双结叠层太阳电池仿真结果分析
        4.3.1 顶电池P⁺层厚度和掺杂浓度对电池性能的影响
        4.3.2 顶电池N⁺层厚度和掺杂浓度对电池性能的影响
        4.3.3 顶电池吸收层厚度和掺杂浓度对电池性能的影响
        4.3.4 底电池P⁺层厚度和掺杂浓度对电池性能的影响
        4.3.5 底电池N⁺层厚度和掺杂浓度对电池性能的影响
        4.3.6 底电池吸收层厚度和掺杂浓度对电池性能的影响
        4.3.7 ZnSiP₂/Si双结叠层太阳电池性能模拟
    4.4 本章小结
5 ZnSiP₂/Si/SiGe三结叠层太阳电池特性模拟与分析
    5.1 ZnSiP₂/Si/SiGe三结叠层太阳电池结构模型建立
    5.2 ZnSiP₂/Si/SiGe三结叠层太阳电池仿真结果分析
        5.2.1 底电池参数变化对电池性能的影响
        5.2.2 ZnSiP₂/Si/SiGe三结叠层太阳电池性能模拟
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 存在的问题及展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果



本文编号：3750638