導(dǎo)電聚合物聚（3,4-乙撐二氧噻吩）:聚苯乙烯磺酸（poly（3,4-ethylenedioxythiophene）:poly（styrenesulfonate）,PEDOT:PSS）制備工藝簡單,電導(dǎo)率高,功函數(shù)可調(diào),呈類P型半導(dǎo)體特性。Si/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)叉指型背接觸（interdigitated back contact）太陽電池結(jié)合了晶體硅優(yōu)異的電學(xué)性能和有機(jī)聚合物基于溶液法的低溫制備工藝,避免了前表面電極的遮光損失,是高效率低成本太陽電池的發(fā)展方向之一。目前,該太陽電池的研究仍處于起步階段,合理的太陽電池結(jié)構(gòu)參數(shù)是獲得高轉(zhuǎn)換效率的前提和基礎(chǔ)。本文在介紹太陽電池基本原理和異質(zhì)結(jié)相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,采用Silvaco-TCAD仿真軟件建立Si/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)IBC太陽電池二維結(jié)構(gòu)模型,在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下對太陽電池的特性進(jìn)行了仿真模擬。分析了 n型硅襯底參數(shù)、PEDOT:PSS層參數(shù)、背表面幾何尺寸、背表面界面態(tài)密度和TiOx鈍化層對Si/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)IBC太陽電池性能的影響。主要結(jié)果如下:（1）硅襯底厚度和摻雜濃度是影響太陽電池轉(zhuǎn)換效率的重要因素之一。... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球一次能源消耗走勢圖[2]

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文2圖1-2全球太陽能光伏裝機(jī)總量走勢及預(yù)測[1]Fig.1-2Trendandforecastofglobalsolarphotovoltaicinstalledcapacity.隨著太陽電池效率的不斷提升，光伏發(fā)電成本不斷下降。但相較傳統(tǒng)化石能源，仍然成本較高。2019年，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于積極推進(jìn)風(fēng)電、光伏發(fā)電無補(bǔ)貼平價上網(wǎng)有關(guān)工作的通知》[4]，加快推進(jìn)光伏發(fā)電平價上網(wǎng)。因此，提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本仍然是光伏技術(shù)發(fā)展的重要課題。晶體硅太陽電池是當(dāng)今太陽電池產(chǎn)業(yè)的主流產(chǎn)品，效率較高且工藝成熟，占市場份額的90%以上[5]，但其制造工藝相對復(fù)雜，制造過程中涉及的熱擴(kuò)散、熱退火等高溫工藝耗能較大，導(dǎo)致制造成本高。因此，開發(fā)高效太陽電池及其低溫、簡單工藝對于進(jìn)一步降低發(fā)電成本具有重要意義。1.2硅基太陽電池的發(fā)展概況1.2.1晶體硅同質(zhì)結(jié)太陽電池硅的禁帶寬度對應(yīng)太陽光譜的較佳能量吸收范圍，硅是性能優(yōu)良的光伏材料。晶體硅太陽電池主要包括單晶太陽電池、多晶太陽電池。自1954年美國貝爾實驗室的Pearson等研制出首個硅單晶太陽電池以來[6]，晶硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率迅速提升，依靠淺結(jié)擴(kuò)散技術(shù)、柵線電極技術(shù)、鋁背場技術(shù)[7]、制絨技術(shù)等[8]，80年代中期轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到17%。而目前商業(yè)化量產(chǎn)的單晶硅電池效率為21%-22%，多晶硅效率為18-20%[9]。轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提升主要得益于發(fā)射極和背面鈍化電池(passivatedemittrandrearcell,PERC)技術(shù)。德國哈姆林太陽能研究所(InstituteforSolarEnergyResearchHamelin,ISFH)和弗勞恩霍夫研究所(FraunhoferISE)表示若采用更新的光伏技術(shù)可以使PERC晶體硅太陽電池效率達(dá)到24%以上[10]。這些技術(shù)包括鈍化接觸電極、更高純度的硅片和更細(xì)的柵線(10μm)等。PERC單晶硅電池由新南威爾?

電池最高轉(zhuǎn)換效率26.6%[14]，該電池面積為180.4cm2，開路電壓744mV，短路電流密度42.3mA/cm2，填充因子83.8%。圖1-3為HJ-IBC太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以觀察到，同IBC太陽電池一樣，HJ-IBC電池前表面無柵線，不必考慮柵線掩蔽效應(yīng)造成的光損失和前表面金屬電極的接觸電阻過大的問題，將電極放在背表面，可以將柵線寬度增加以降低電極處的串聯(lián)電阻。同時可最大限度優(yōu)化前表面減反層和鈍化性能。進(jìn)而提高太陽電池短路電流密度。此外，本征非晶硅層的插入為前表面和背表面（非晶硅/硅界面）提供了良好的鈍化效果[13]。圖1-3HJ-IBC電池截面示意圖[14]Fig.1-3Cross-sectionschematicimageoftheHJ-IBCcell.縱使HJ-IBC電池已非常接近理論極限效率31%[15]。然而，這種太陽電池也有很多缺點，如電池背面觸點進(jìn)行叉指圖案化時需要復(fù)雜的工藝和極高的設(shè)備投資，阻礙了該太陽電池的進(jìn)一步工業(yè)化。非晶硅在前表面作鈍化層時，其固有的寄生光吸收使短路電流密度下降。這些問題促使人們尋求沉積工藝簡單、價格低廉的材料以代替摻雜非晶硅薄膜。在HIT、HJ-IBC太陽電池中，pn結(jié)是通過p型非晶硅(p-a-Si:H)與n型硅襯底形成異質(zhì)結(jié)實現(xiàn)的，p-a-Si:H/n-Si異質(zhì)結(jié)具有較大的導(dǎo)帶偏移和較小的價帶偏移，因而能起到阻

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]PEDOT：PSS材料特性對PEDOT：PSS/n-Si雜化異質(zhì)結(jié)太陽電池性能影響研究[D]. 祝炬燁.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所) 2018

碩士論文
[1]PEDOT:PSS的摻雜和改性處理及其在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用[D]. 孟偉.華中科技大學(xué) 2017



本文編號：3533768