薄膜太阳能中纳米硅本征层晶相比对电池性能影响的研究

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1、薄膜太阳能中纳米硅本征层晶相比对电池性能影响的研宄摘要：我们在建立pin型纳米硅薄膜太阳能电池模型的基础上，利用有效介质理论分析了纳米硅的光吸收系数和光学带隙与晶相比的关系。运用AMPS-1D程序模拟分析了纳米硅本征层晶相比对电池性能影响。结果表明纳米硅本征层太阳电池的晶化率在40%-60%时，电池的效率比较高。关键词：晶相比；纳米硅；薄膜太阳能电池近年来围绕着提高太阳能电池效率，优化电池结构的方面人们做出了大量科学研究，本征层作为薄膜太阳电池的吸收层承担着光生载流子的产生并在电场的作用下通过p层和n层被吸收的作用。因此优化本征层材料的参数，是提高太阳能电池效率重要课题。基于以上出发点，

2、利用AMPS-1D软件进行一维数值模拟，研究模拟纳米硅本征层晶化率对电池开路电压（VOC）、短路电流密度（JSC）、填充因子（FF）以及电池转化效率（？浊）的影响。1物理模型和数值方法运用美国宾夕法尼亚大学发展的一维微光电子结果分析模型AMPS-ID(AnalysisofMicroelectronicandPhotonicStructures)模拟分析非晶硅薄膜太阳电池性能，其物理结构如图1所示，对于J-V模拟计算时，光照条件为AM1.5(100mW/cm2),在理想情况下设入射光在前、背电极表面的反射率分别为0和1。1.1数值方法1.1.1AMPS-1D原理AMPS-1D软件的工作原理

3、将器件分成N(N2.2优化的纳米硅太阳能电池基于以前和本文的研究，对电池取一组最佳参数为工艺提供指导，电池的前后电极界面的电子空穴界面复合速率都设定1X107cm/s,本征层厚度为800nm，i层纳米硅的晶相比为40%电池效率达到9.509%。相应电池J-V曲线见图6，其中Pmax为最大功率点。3结束语分析研究了电池结构中本征层为纳米硅材料的晶化率对电池性能的影响，研宄结果表明：随着晶相成分的增大，电池的开路电压逐渐减小，短路电流逐渐增大，填充因子降低，电池的效率随晶相比的增大而减小。由于纳米硅结构随晶相比的变化出现大量悬挂键，导致电子空穴的复合率上升，不利于载流子的收集。所以纳米硅一般

4、取晶相在40%〜60%电池效率比较高，优化后的电池效率达到9.509%。参考文献[1]蔡宏琨，陶科.柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池界面处理的研宄[J].物理学报学，2009,58(11)：7921-7925.[2]SpearWE,LeComberPG.SolidStateCommun[J].Adv.Phys.1975，17：1193-1196.[3]YoshinoriYukimoto.AmorphousSemiconductorTechnologies&Devices[A].1983JARECTVol.6[C].1983,228.[4]WilliamC，etal.HandbookofSemi

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6、eratingPrinciples，Technolongy，andSystemApplicationgs.Chap.5.EnglewoodCliffs:PrenticeHall，1982：85-102.作者简介：李娟（1981-），汉族，女，宁夏固原人，硕士研究生，助教，宁夏师范学院，研究方向：量子计算。冯国林（1983-），汉族，男，宁夏固原人，博士研究生，讲师，宁夏师范学院，研宄方向：高温超导。