渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计

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柯少颖, 王茺, 潘涛, 何鹏, 杨杰, 杨宇. 2014: 渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计, 物理学报, null(2): 028802. doi: 10.7498/aps.63.028802
引用本文: 柯少颖, 王茺, 潘涛, 何鹏, 杨杰, 杨宇. 2014: 渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计, 物理学报, null(2): 028802. doi: 10.7498/aps.63.028802
Ke Shao-Ying, Wang Chong, Pan Tao, He Peng, Yang Jie, Yang Yu. 2014: Optimization design of hydrogenated amorphous silicon germanium thin film solar cell with graded band gap profile, Acta Physica Sinica, null(2): 028802. doi: 10.7498/aps.63.028802
Citation: Ke Shao-Ying, Wang Chong, Pan Tao, He Peng, Yang Jie, Yang Yu. 2014: Optimization design of hydrogenated amorphous silicon germanium thin film solar cell with graded band gap profile, Acta Physica Sinica, null(2): 028802. doi: 10.7498/aps.63.028802

渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计

Optimization design of hydrogenated amorphous silicon germanium thin film solar cell with graded band gap profile

  • 摘要: 利用一维微电子-光电子结构分析软件(AMPS-1D)在AM1.5G (100 mW/cm2)、室温条件下模拟和比较了有、无渐变带隙氢化非晶硅锗(a-SiGe:H)薄膜太阳能电池的各项性能.计算结果表明:渐变带隙结构电池具有较高的开路电压(Voc)和较好的填充因子(F F ),转换效率(Eff)比非渐变带隙电池提高了0.477%.研究了氢化非晶硅(a-Si:H)、氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)和氢化纳米晶硅(nc-Si:H)三种不同材料的窗口层对a-SiGe:H薄膜太阳能电池性能的影响.结果显示:在以nc-Si:H为窗口层的电池能带中,费米能级EF已经进入价带,使得窗口层电导率及电池开路电压有所提高,又由于ITO与p-nc-Si:H的接触势垒较低,使得接触处的电场降低,更有利于载流子的收集.另一方面,窗口层与a-SiGe : H 薄膜之间存在较大的带隙差,在p/i界面由于能带补偿作用形成了价带势垒(带阶)?Ev ,阻碍了空穴的迁移,因此我们在p/i界面引入缓冲层,使得能带补偿作用得到释放,更有利于空穴的迁移和收集,得到优化后单结渐变带隙a-SiGe:H薄膜结构太阳能电池的转换效率达到了9.104%.
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-01-30

渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计

  • 云南大学光电信息材料研究所,昆明,650091

摘要: 利用一维微电子-光电子结构分析软件(AMPS-1D)在AM1.5G (100 mW/cm2)、室温条件下模拟和比较了有、无渐变带隙氢化非晶硅锗(a-SiGe:H)薄膜太阳能电池的各项性能.计算结果表明:渐变带隙结构电池具有较高的开路电压(Voc)和较好的填充因子(F F ),转换效率(Eff)比非渐变带隙电池提高了0.477%.研究了氢化非晶硅(a-Si:H)、氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)和氢化纳米晶硅(nc-Si:H)三种不同材料的窗口层对a-SiGe:H薄膜太阳能电池性能的影响.结果显示:在以nc-Si:H为窗口层的电池能带中,费米能级EF已经进入价带,使得窗口层电导率及电池开路电压有所提高,又由于ITO与p-nc-Si:H的接触势垒较低,使得接触处的电场降低,更有利于载流子的收集.另一方面,窗口层与a-SiGe : H 薄膜之间存在较大的带隙差,在p/i界面由于能带补偿作用形成了价带势垒(带阶)?Ev ,阻碍了空穴的迁移,因此我们在p/i界面引入缓冲层,使得能带补偿作用得到释放,更有利于空穴的迁移和收集,得到优化后单结渐变带隙a-SiGe:H薄膜结构太阳能电池的转换效率达到了9.104%.

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