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渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计

柯少颖 王茺 潘涛 何鹏 杨杰 杨宇

渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计

柯少颖, 王茺, 潘涛, 何鹏, 杨杰, 杨宇
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  • 利用一维微电子-光电子结构分析软件(AMPS-1D)在AM1.5G(100 mW/cm2)、室温条件下模拟和比较了有、无渐变带隙氢化非晶硅锗(a-SiGe:H)薄膜太阳能电池的各项性能. 计算结果表明:渐变带隙结构电池具有较高的开路电压(Voc)和较好的填充因子(FF),转换效率(Eff)比非渐变带隙电池提高了0.477%. 研究了氢化非晶硅(a-Si:H)、氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)和氢化纳米晶硅(nc-Si:H)三种不同材料的窗口层对a-SiGe:H薄膜太阳能电池性能的影响. 结果显示:在以nc-Si:H为窗口层的电池能带中,费米能级EF已经进入价带,使得窗口层电导率及电池开路电压有所提高,又由于ITO 与p-nc-Si:H 的接触势垒较低,使得接触处的电场降低,更有利于载流子的收集. 另一方面,窗口层与a-SiGe:H 薄膜之间存在较大的带隙差,在p/i界面由于能带补偿作用形成了价带势垒(带阶)ΔEv,阻碍了空穴的迁移,因此我们在p/i界面引入缓冲层,使得能带补偿作用得到释放,更有利于空穴的迁移和收集,得到优化后单结渐变带隙a-SiGe:H薄膜结构太阳能电池的转换效率达到了9.104%.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274266,10990103)、云南大学理工项目基金(批准号:2012CG008)和云南省应用基础研究计划重点项目(批准号:2013FA029)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-15
  • 修回日期:  2013-10-14
  • 刊出日期:  2014-01-20

渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计

  • 1. 云南大学光电信息材料研究所, 昆明 650091
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11274266,10990103)、云南大学理工项目基金(批准号:2012CG008)和云南省应用基础研究计划重点项目(批准号:2013FA029)资助的课题.

摘要: 利用一维微电子-光电子结构分析软件(AMPS-1D)在AM1.5G(100 mW/cm2)、室温条件下模拟和比较了有、无渐变带隙氢化非晶硅锗(a-SiGe:H)薄膜太阳能电池的各项性能. 计算结果表明:渐变带隙结构电池具有较高的开路电压(Voc)和较好的填充因子(FF),转换效率(Eff)比非渐变带隙电池提高了0.477%. 研究了氢化非晶硅(a-Si:H)、氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)和氢化纳米晶硅(nc-Si:H)三种不同材料的窗口层对a-SiGe:H薄膜太阳能电池性能的影响. 结果显示:在以nc-Si:H为窗口层的电池能带中,费米能级EF已经进入价带,使得窗口层电导率及电池开路电压有所提高,又由于ITO 与p-nc-Si:H 的接触势垒较低,使得接触处的电场降低,更有利于载流子的收集. 另一方面,窗口层与a-SiGe:H 薄膜之间存在较大的带隙差,在p/i界面由于能带补偿作用形成了价带势垒(带阶)ΔEv,阻碍了空穴的迁移,因此我们在p/i界面引入缓冲层,使得能带补偿作用得到释放,更有利于空穴的迁移和收集,得到优化后单结渐变带隙a-SiGe:H薄膜结构太阳能电池的转换效率达到了9.104%.

English Abstract

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