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硒化锑薄膜太阳电池的模拟与结构优化研究

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曹宇, 祝新运, 陈翰博, 王长刚, 张鑫童, 侯秉东, 申明仁, 周静. 2018: 硒化锑薄膜太阳电池的模拟与结构优化研究, 物理学报, 67(24): 211-218. doi: 10.7498/aps.67.20181745
引用本文: 曹宇, 祝新运, 陈翰博, 王长刚, 张鑫童, 侯秉东, 申明仁, 周静. 2018: 硒化锑薄膜太阳电池的模拟与结构优化研究, 物理学报, 67(24): 211-218. doi: 10.7498/aps.67.20181745
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Cao Yu, Zhu Xin-Yun, Chen Han-Bo, Wang Chang-Gang, Zhang Xin-Tong, Hou Bing-Dong, Shen Ming-Ren, Zhou Jing. 2018: Simulation and optimal design of antimony selenide thin film solar cells, Acta Physica Sinica, 67(24): 211-218. doi: 10.7498/aps.67.20181745
Citation: Cao Yu, Zhu Xin-Yun, Chen Han-Bo, Wang Chang-Gang, Zhang Xin-Tong, Hou Bing-Dong, Shen Ming-Ren, Zhou Jing. 2018: Simulation and optimal design of antimony selenide thin film solar cells, Acta Physica Sinica, 67(24): 211-218. doi: 10.7498/aps.67.20181745
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硒化锑薄膜太阳电池的模拟与结构优化研究

  • 现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学),吉林,132012

  • 东北电力大学化学工程学院,吉林,132012

Simulation and optimal design of antimony selenide thin film solar cells

  • 摘要: 采用wx-AMPS模拟软件对硒化锑(Sb2Se3)薄膜太阳电池进行建模仿真,将CdS,ZnO和SnO2的模型应用到Sb2Se3太阳电池的电子传输层中.结果显示,应用CdS和ZnO都能实现较高的器件性能,并发现电子传输层电子亲和势(Xe-ETL)的变化能够调节Sb2Se3太阳电池内部的电场分布,是影响器件性能的关键参数之一.过高或者过低的Xe-ETL都会使电池的填充因子降低,导致电池性能劣化.当Xe-ETL为4.2 eV时,厚度为0.6 μm的Sb2Se3太阳电池取得了最优的7.87％的转换效率.应用优化好的器件模型,在不考虑Sb2Se3层缺陷态的理想情况下,厚度为3μm的Sb2Se3太阳电池的转换效率可以达到16.55％(短路电流密度Jsc=34.88 mA/cm2、开路电压Voc=0.59V、填充因子FF=80.40％).以上模拟结果表明,Sb2Se3薄膜太阳电池在简单的器件结构下就能够获得优异的光电性能,具有较高的应用潜力.
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出版历程

硒化锑薄膜太阳电池的模拟与结构优化研究

  • 现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学),吉林,132012
  • 东北电力大学化学工程学院,吉林,132012

摘要: 采用wx-AMPS模拟软件对硒化锑(Sb2Se3)薄膜太阳电池进行建模仿真,将CdS,ZnO和SnO2的模型应用到Sb2Se3太阳电池的电子传输层中.结果显示,应用CdS和ZnO都能实现较高的器件性能,并发现电子传输层电子亲和势(Xe-ETL)的变化能够调节Sb2Se3太阳电池内部的电场分布,是影响器件性能的关键参数之一.过高或者过低的Xe-ETL都会使电池的填充因子降低,导致电池性能劣化.当Xe-ETL为4.2 eV时,厚度为0.6 μm的Sb2Se3太阳电池取得了最优的7.87％的转换效率.应用优化好的器件模型,在不考虑Sb2Se3层缺陷态的理想情况下,厚度为3μm的Sb2Se3太阳电池的转换效率可以达到16.55％(短路电流密度Jsc=34.88 mA/cm2、开路电压Voc=0.59V、填充因子FF=80.40％).以上模拟结果表明,Sb2Se3薄膜太阳电池在简单的器件结构下就能够获得优异的光电性能,具有较高的应用潜力.

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