n-Mg_2Si/p-Si异质结太阳电池的模拟及分析

运用AMPS-1D软件对n-Mg_2Si/p-Si异质结太阳电池进行模拟,依次讨论了Mg_2Si层厚度、掺杂浓度和温度对电池性能的影响。结果表明:随着Mg_2Si层厚度的增加,短路电流和转换效率均有较大提高;开路电压也略有升高。随着温度升高,短路电流逐渐升高,转换效率、开路电压及填充因子均不断降低。室温下,Mg_2Si层轻掺杂时的掺杂浓度在5×10~(19)cm~(-3)处,转换效率达到最大值5.518%。而同样条件下Mg_2Si层重掺杂时的转换效率更高,当掺杂浓度达到10~(21)cm~(-3)后,转换效率最大值为11.508%,填充因子最大值为0.868。     

InGaAsP单结太阳电池基区的优化与模拟

通过有限元分析软件APSYS对1.0 eV的InGaAsP单结太阳电池进行建模仿真,通过改变基区的厚度和掺杂浓度,得到短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率等电学参数,最终在AM0、1 Sun、300 K不加减反射膜的情况下效率达到12.64%.     

硫化锑太阳电池的数值模拟分析

利用Afors-het一维器件模拟仿真软件，研究传统CdS/Sb₂S₃异质结太阳电池器件中Sb₂S₃吸收层和CdS缓冲层厚度、带隙、吸收层受主浓度以及缺陷对电池性能的影响。结果表明，一定厚度的吸收层可以提高器件的短路电流密度，但过厚的吸收层会减小填充因子。研究CdS薄膜发现，过厚的CdS对电池的开路电压，短路电流密度以及填充因子损害较大。Sb₂S₃最优的带隙宽度在1.5～1.6 eV之间。提高Sb₂S₃受主浓度可以有效改善开路电压，但施主缺陷态密度与缺陷态在能级中能量的增加将会使电池效率降低。同时模拟结果表明，当吸收层中载流子寿命达到10^-7 s时，电池的短路电流密度可以得到明显改善。     

P层厚度对InGaN单结太阳电池的影响

采用基于第一性原理和太阳电池基本方程的wxAMPS软件,在理想情况下,模拟计算了单结In0.65 Ga0.35 N太阳电池的光电特性。计算结果表明：当p层厚度从130 nm逐渐增加到220 nm时,入射的光子吸收能量减少,从而产生的光生载流子数目减少,进而引起了开路电压、短路电流密度以及电池的转换效率均逐渐减小,但是填充因子却反而逐渐增大,为对单结In0.65 Ga0.35 N太阳电池的设计提供了理论的参考依据。     

基于半残次硅片的太阳电池性能研究

选取了在硅片加工过程中产生的线痕片、厚片、薄片、崩片和TTV片共5种类型的半残次硅片,制备了太阳能电池,并在中山大学太阳能系统研究所进行了太阳电池片的实验研究,分析了这些残次片电池的开路电压、短路电流、填充因子、转换效率,研究结果表明,半残次硅片所制备的太阳电池性能良好:这些电池片的平均转换效率都达到了15.80%以上,填充因子可达73.98%,短路电流在5.10～5.28A之间,开路电压在0.62V以上,对于降低太阳电池成本具有一定参考价值.     

全固态染料敏化纳米二氧化钛/铜酞菁复合太阳能电池

利用铜酞菁空穴传输材料制备了全固态染料敏化纳米TiO2太阳能电池.研究了铜酞菁厚度对电池性能的影响,结构优化后,得到的性能参数,开路电压约为618 mV,短路电流约为0.24 mA/cm2(氙灯照射,光强约为80 mW/cm2),注入因子为54.5%,总光电转换效率为0.1%.对铜酞菁层进行碘掺杂后,电池的短路电流得到了提高,而开路电压有所下降.电池暗反应研究表明,电流的升高是由于碘掺杂导致载流子浓度增大,载流子输运能力增强,电压的下降则是由于碘的掺入削弱了电池的整流特性.     

缓冲层结构微晶硅太阳能电池性能的研究

采用在籽晶层与I层之间插入缓冲层的方法制备了一组微晶硅太阳电池,其结构式:AI/N层/I层/缓冲层/籽晶层/P层/Sn O2:Zn O/玻璃基底.通过测试表明,具有缓冲层的微晶硅电池的开路电压、短路电流.填充因子和转换效率明显好于无缓冲层的微晶硅电池,当1.6%硅烷浓度沉积籽晶层、3%硅烷浓度沉积缓冲层、5%硅烷浓度沉积I层时,获得微晶硅电池转换效率比无缓冲层高3.18%.     

柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池

报道了对柔性村底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究结果.首先采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法在不锈钢柔性衬底上制备了微晶硅太阳电池,发现合适的硅烷浓度和引入Ag/ZnO背反射镜可提高微晶硅太阳电池的性能,使之作为叠层太阳电池的底电池.然后将不同厚度的硅基p+/n+隧穿结应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响,发现p+层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n+层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在最佳值.获得了光电转换效率为11.26%(AM1.5,1000W/m2)的不锈钢柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池.并进行了大面积化工作,在不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底上分别获得了光电转换效率为5.89%(25cm2,AMO,1353W/m2)和5.82%(4cm2,AMO,1353W/m2)的叠层太阳电池.     

全固态染料敏化纳米二氧化钛／铜酞菁复合太阳能电池

利用铜酞菁空穴传输材料制备了全固态染料敏化纳米TiO2太阳能电池。研究了铜酞菁厚度对电池性能的影响，结构优化后，得到的性能参数，开路电压约为618mV，短路电流约为0．24mA／cm^2(氙灯照射，光强约为80mW／cm^2)，注入因子为54．5％，总光电转换效率为0．1％。对铜酞菁层进行碘掺杂后，电池的短路电流得到了提高，而开路电压有所下降。电池暗反应研究表明，电流的升高是由于碘掺杂导致载流子浓度增大，载流子输运能力增强，电压的下降则是由于碘的掺人削弱了电池的整流特性。     

I层对PIN型InGaN太阳电池性能影响的研究

利用wx AMPS软件研究了I层对PIN型In Ga N太阳电池性能的影响及物理机制.通过模拟计算发现,在同质结的PIN型In Ga N太阳电池中,随着I层厚度的增加,In Ga N电池的开路电压几乎恒定,而短路电流增加,因此太阳能转换效率增加.在异质结的PIN型In Ga N太阳电池中,I层与P层和N层的In组分之差变大,会使异质结带阶变大,降低了太阳电池的能量转换效率.研究结果表明,适当选择I层厚度和In组分可以实现太阳电池转换效率提升和成本控制.     

空间用高效率硅太阳电池

本文阐述空间用高效率PESC硅太阳电池的理论设计和工艺实验研究.将电池设计为浅结密栅,在前表面热生长一超薄SiO_2钝化层,并制作了双层减反射膜,使电池的开路电压、短路电流和填充因子都得到较大改进.在AM1.5光照条件下,短路电流密度高达37.4 mA/cm~2,光电转换效率达到18.03%.     

低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究

晶体硅太阳电池生产中,降低表面反射率能够提高太阳电池短路电流和转换效率.纳米孔硅的表面反射率极低,但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面.采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析,来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素.研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高.长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低,因此平均反射率小于金字塔结构表面.但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高,而孔壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合,还会削弱表面钝化效果,因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用.所以,光利用和表面复合是抑制纳米孔硅太阳电池开路电压和短路电流的原因,而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因.     

InGaN p-i-n同质结太阳能电池性能的理论分析

基于复合速率连续性方程,理论分析了InGaN p-i-n同质结太阳能电池的性能.结果表明,随着In组分含量增加,载流子收集效率、填充因子和开路电压均减小,短路电流密度增大,这些因素导致太阳能电池转换效率先增大后减小.当In摩尔分数大约为0.6时,太阳能电池转换效率达到最大.当缺陷密度低于1016 cm-3时,缺陷密度对载流子收集效率和短路电流密度几乎没有影响,而当缺陷密度高于1017 cm-3时,随着缺陷密度增大,载流子收集效率、短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率均减小.In摩尔分数越高,缺陷密度对太阳能电池性能的影响越大.     

太阳电池并联电阻对I-V曲线的影响

忽略串联电阻,从太阳电池的I-V特性方程,数值分析并联电阻对I-V特性曲线的影响。正常情况下,并联电阻只影响太阳电池的填充因子,对开路电压和短流电流没有影响,但并联电阻极小时,能减小开路电压。并联电阻较小时,能显著地降低填充因子。从短路电流处的斜率,可以简便地计算太阳电池的并联电阻。     

三层氮化硅减反射膜的工艺研究

本文研究了通过等离子气相沉积（PECVD）在多晶硅片上制作三层氮化硅减反射膜层,设计的折射率逐渐减小的三层氮化硅膜层能更好的钝化多晶硅片的体表面和减小光的反射,提高了多晶太阳电池的开路电压和短路电流,从而有效的提高了多晶太阳电池的光电转换效率。     

太阳电池并联电阻对Ⅰ-Ⅴ曲线的影响

忽略串联电阻,从太阳电池的Ⅰ-Ⅴ特性方程,数值分析并联电阻对Ⅰ-Ⅴ特性曲线的影响.正常情况下,并联电阻只影响太阳电池的填充因子,对开路电压和短流电流没有影响,但并联电阻极小时,能减小开路电压.并联电阻较小时,能显著地降低填充因子.从短路电流处的斜率,可以简便地计算太阳电池的并联电阻.     

太阳电池填充因子随日照强度变化的理论分析与计算

根据太阳电池直流模型和最大功率点数学条件,推出短路电流、开路电压、最大功率点电流和电压 以及填充因子随日照强度变化的数学关系式;并选取２个电池分别计算出在不同日照强度下上述电池参数随日 照强度的变化率。验证了短路电流和最大功率点电流是近似跟日照强度成正比,开路电压和最大功率点电压是 近似跟日照强度的自然对数成正比。并提出了填充因子随日照强度的变化关系不具有简单的函数形式,而对不 同的太阳电池其变化关系也迥异。最后用Multisim的模拟结果检验了理论分析计算的正确性。     

有机太阳能电池内部串并联电阻对器件光伏性能的影响

在分析有机太阳能电池等效电路模型的基础上,利用W函数建立了电池伏安特性的显性关系,研究了电池内部串并联电阻对其伏安特性、短路电流、开路电压和填充因子的影响.研究结果表明:电池的短路电流只受其内部串联电阻的影响,而开路电压则只受其内部并联电阻的影响,同时串联电阻的减小和并联电阻的增大都有利于提高电池的填充因子和能量转换效率.这一结论对于有机太阳能电池的制备及其光伏性能的改善具有重要的指导作用.     

非晶硅太阳电池的性能与结构参数的关系

在Ｒｉｃｈａｒｄ Ｓ．Ｃｒａｎｄａｌｌ和Ｐｏｒｐｏｎｔｈ Ｓｉｃｈａｎｕｇｒｉｓｔ等人工作的基础上,用平均场区域近似（ＵＦＲＡ）方法,对ｐ－ｉ－ｎａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜太阳电池进行了解析分析,得出了电池性能参数随本征层厚度变化的关系。短路电流密度先随厚度的增加而增加,在１μｍ左右达到最大值,而后将减小,但但小得不多,开路电压基本上下随本征层厚度变化。填充因子随本征层厚度一直减小,从厚度０．１μｍ时的０．     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。