由界面能帶調(diào)控構(gòu)建的“載流子選擇性”非摻雜界面異質(zhì)結(jié),可以有效規(guī)避傳統(tǒng)晶硅電池工藝中的高溫?fù)诫s過程,同時有效降低和抑制摻雜帶來的寄生吸收/俄歇復(fù)合問題,近年來成為光伏領(lǐng)域的研究熱點之一。本論文中,調(diào)查研究了兩種有代表性的非摻雜空穴選擇性傳輸材料,即聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)和過渡金屬氧化物氧化鉬(MoO_x),與晶硅基底結(jié)合構(gòu)建背接觸性異質(zhì)結(jié)太陽電池,詳細(xì)研究了這兩種功能薄膜的具體參數(shù)對器件光伏特性的影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)報道了PEDOT:PSS層對硅片表面的鈍化效果隨其厚度而變化的現(xiàn)象,并通過對太陽電池器件的光伏特征參數(shù)進(jìn)行具體考察,得出PEDOT:PSS層最優(yōu)厚度為200nm。(2)在太陽電池的背面旋涂較厚的PEDOT:PSS層無需擔(dān)心其寄生吸收效應(yīng),將基于厚度變化的鈍化提升規(guī)律應(yīng)用在背結(jié)雜化太陽電池中,使得器件最終展示出較為優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)為16.3%。通過在Si襯底上的采取適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)前處理,使得具有200nm PEDOT:PSS層的背結(jié)雜化太陽電池獲得更高的PCE至16.8%。此外,這種背結(jié)雜化太陽電池的環(huán)境穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)正置結(jié)構(gòu)。(3)使用MoO_x作為空穴選擇性傳輸層應(yīng)用在背結(jié)太陽電池中,通過插入本征氫化非晶硅[a-Si:H(i)]薄層來優(yōu)化器件鈍化性能,降低背面結(jié)區(qū)載流子復(fù)合。通過一系列針對鈍化性能和接觸電阻的設(shè)計,最終制備出效率為16.7%的背結(jié)MoO_x/n-Si器件。本論文研究的PEDOT:PSS薄膜在硅片上的鈍化規(guī)律,以及MoO_x薄膜的鈍化提升方法,為有機(jī)聚合物/硅電池和過渡金屬氧化物/硅電池的性能進(jìn)一步提升提供了新的思路。
【學(xué)位單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM914.4
【部分圖文】：

第 1 章 緒論銅銦鎵硒和非晶硅薄膜太陽電池為代表，最高的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到 22.9%。由于硅基太陽電池制備工藝成熟、光電轉(zhuǎn)換效率較高、有著優(yōu)異的器件穩(wěn)定性和豐富的材料來源，使其占據(jù)了全球大部分的光伏發(fā)電市場。對于第三代太陽電池以疊層太陽電池、鈣鈦礦太陽電池、有機(jī)太陽電池和有機(jī)/無機(jī)雜化太陽電池等為代表，主要致力于研究高效、低成本的光伏器件，為光伏發(fā)電事業(yè)展現(xiàn)出更多的可能性。

擴(kuò)散的不斷進(jìn)行的情況下，電子和空穴的擴(kuò)散和漂移會達(dá)到一個動態(tài)平衡狀態(tài)結(jié)的靜電流為零為熱平衡狀態(tài)下的的電子/空穴對在外電路完成整個光電轉(zhuǎn)換的過程定功率的電池器件我們研究的硅基太陽電池來說硼或磷，可以分別制成作為一種典型的射時，入射的光子被吸收并且它們的能量被轉(zhuǎn)換成電子區(qū)，使得來自 n圖 1.2 pn 結(jié)空間電荷區(qū)示意圖擴(kuò)散的不斷進(jìn)行，空間電荷不斷累積，結(jié)區(qū)面積不斷擴(kuò)大電子和空穴的擴(kuò)散和漂移會達(dá)到一個動態(tài)平衡狀態(tài)結(jié)的靜電流為零。此時空間電荷數(shù)量穩(wěn)定，空間電荷區(qū)也不再擴(kuò)大pn 結(jié)。當(dāng)光入射到 pn 結(jié)上時，平衡狀態(tài)被打在內(nèi)建電場的作用下進(jìn)行分離，并產(chǎn)生光生電流外電路完成整個光電轉(zhuǎn)換的過程，同時，對電池器件進(jìn)行定功率的電池器件。我們研究的硅基太陽電池來說，硅是間接帶隙半導(dǎo)體，帶隙為可以分別制成p型或n型半導(dǎo)體。兩者接觸結(jié)合便形成pn 結(jié)半導(dǎo)體二極管，可以將光照輻射轉(zhuǎn)換成有用入射的光子被吸收并且它們的能量被轉(zhuǎn)換成電子/空穴對型的自由電子在 pn 結(jié)上遷移與 p 型半導(dǎo)體中的空擴(kuò)大。在不電子和空穴的擴(kuò)散和漂移會達(dá)到一個動態(tài)平衡狀態(tài)，空間電荷區(qū)也不再擴(kuò)大狀態(tài)被打并產(chǎn)生光生電流。進(jìn)行串并聯(lián)帶隙為 1.1結(jié)合便形成p可以將光照輻射轉(zhuǎn)換成有用空穴對。型半導(dǎo)體中的空

圖 1.3 （a）理想情況下太陽電池等效電路圖評價太陽電池性能的主要參數(shù)有最大功率度（Short Circuit Current Density以及填充因子（Fill Factor曲線）的特性決定，轉(zhuǎn)換效率定的，圖 1.4 中展示了常規(guī)的太陽電池伏安特性曲線理想情況下太陽電池等效電路圖；（b）實際情況下太陽電池等效電路圖評價太陽電池性能的主要參數(shù)有最大功率（Peak Power，Pm），，Jsc），開路電壓（Open Circuit Voltage，F(xiàn)F）等。這些參數(shù)一般由光照下的伏安特性曲線轉(zhuǎn)換效率（Conversion Efficiency，η）是由上述常規(guī)的太陽電池伏安特性曲線。圖 1.4 太陽電池的 IV 特性曲線實際情況下太陽電池等效電路圖），短路電流密，Voc），這些參數(shù)一般由光照下的伏安特性曲線（J-V上述參數(shù)共同決
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