硅基太陽電池是現(xiàn)階段光伏發(fā)電市場的主流產(chǎn)品,提高光電轉換效率、降低發(fā)電成本是擴大硅基太陽電池應用領域、推進可再生能源發(fā)展面臨的關鍵問題,異質結或疊層太陽電池是高效太陽電池的發(fā)展方向之一。ZnSiP2作為Ⅲ-V族材料衍生物,具有寬禁帶、吸收系數(shù)高、與硅晶格失配率低等優(yōu)點,是制備硅基異質結及疊層太陽電池的優(yōu)選材料。目前,基于ZnSiP2-Si材料體系太陽電池的研究剛剛起步,關于不同結構太陽電池特性的研究工作尚未充分進行,合理的太陽電池結構參數(shù)是獲得高光電轉化效率的前提和基礎。本文在介紹太陽電池和疊層電池相關理論的基礎上,采用Silvaco-TCAD仿真軟件建立了 ZnSiP2/Si異質結、ZnSiP2/Si雙結和ZnSiP2/Si/SiGe三結疊層太陽電池的二維結構模型,模擬了不同結構太陽電池的特性,分析了材料參數(shù)和結構尺寸對太陽電池特性的影響,從而為后續(xù)ZnSiP2-Si太陽電池的研制提供參考依據(jù)。主要結果如下:(1)選用厚度100μm、摻雜濃度3 × 1016cm-3的單晶硅為襯底,模擬分析了 ZnSiP2層參數(shù)對ZnSiP2/Si異質結太陽電池特性的影響,得到一組初步優(yōu)選的結構參數(shù):...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 硅基太陽電池的發(fā)展概況
        1.2.1 單結高效太陽電池
        1.2.2 疊層太陽電池
    1.3 ZnSiP₂材料的特點及其研究進展
        1.3.1 ZnSiP₂在太陽電池領域的應用優(yōu)勢
        1.3.2 ZnSiP₂材料研究進展
    1.4 論文的研究目的和主要研究內(nèi)容
2 太陽電池的相關理論基礎
    2.1 太陽電池的工作原理
    2.2 太陽電池的輸出特性與表征參數(shù)
        2.2.1 Ⅰ-Ⅴ特性
        2.2.2 開路電壓
        2.2.3 短路電流
        2.2.4 填充因子
        2.2.5 轉換效率
        2.2.6 量子效率
    2.3 疊層電池基本原理
    2.4 太陽輻射光譜
    2.5 本章小結
3 ZnSiP₂/Si異質結太陽電池特性模擬與分析
    3.1 仿真軟件Silvaco-TCAD
    3.2 材料參數(shù)與物理模型
    3.3 ZnSiP₂/Si異質結太陽電池特性模擬
        3.3.1 ZnSiP₂/Si異質結太陽電池結構模型建立
        3.3.2 ZnSiP₂層厚度對異質結太陽電池性能的影響
        3.3.3 ZnSiP₂層摻雜濃度對異質結太陽電池性能的影響
        3.3.4 ZnSiP₂層少子壽命對異質結太陽電池性能的影響
    3.4 本章小結
4 ZnSiP₂/Si雙結疊層太陽電池特性模擬與分析
    4.1 隧道結
    4.2 ZnSiP₂/Si雙結疊層太陽電池結構模型建立
    4.3 ZnSiP₂/Si雙結疊層太陽電池仿真結果分析
        4.3.1 頂電池P⁺層厚度和摻雜濃度對電池性能的影響
        4.3.2 頂電池N⁺層厚度和摻雜濃度對電池性能的影響
        4.3.3 頂電池吸收層厚度和摻雜濃度對電池性能的影響
        4.3.4 底電池P⁺層厚度和摻雜濃度對電池性能的影響
        4.3.5 底電池N⁺層厚度和摻雜濃度對電池性能的影響
        4.3.6 底電池吸收層厚度和摻雜濃度對電池性能的影響
        4.3.7 ZnSiP₂/Si雙結疊層太陽電池性能模擬
    4.4 本章小結
5 ZnSiP₂/Si/SiGe三結疊層太陽電池特性模擬與分析
    5.1 ZnSiP₂/Si/SiGe三結疊層太陽電池結構模型建立
    5.2 ZnSiP₂/Si/SiGe三結疊層太陽電池仿真結果分析
        5.2.1 底電池參數(shù)變化對電池性能的影響
        5.2.2 ZnSiP₂/Si/SiGe三結疊層太陽電池性能模擬
    5.3 本章小結
6 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 存在的問題及展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間主要研究成果



本文編號：3750638