晶硅太阳能电池i层厚度优化的数值模拟

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ＣＮＩｌ一２０３４／Ｔ
实验技术与管理
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第２４卷第１２期２００７年１２月
Ｖ０１．２４ Ｎｏ．１２ Ｄｅｅ．２００７
ａｎｄ
Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
非晶硅太阳能电池ｉ层厚度 优化的数值模拟
姚若河，郑佳华
（华南理工大学物理科学与技术学院，广东广州 ５１０６４０）
摘要：应用ＡＭＰＳ一１Ｄ软件对非晶硅太阳能电池的－，一ｌ，特性进行了模拟研究，重点模拟分析了ｉ层厚度 对Ｐ—ｉ－ｎ结构非晶硅太阳能电池特性参数的影响。 关键词：太阳能电池；非晶硅；数值模拟 中图分类号：ＴＰ３９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２－４９５６（２００７）１２－００６７－０２
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉ—ｌａｙｅｒｓ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ
ｏｎ
ａ—Ｓｉ：Ｈ Ｐ—ｉ－ｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｄｅｖｉｃｅｓ
ＹＡＯ Ｒｕｏ—ｈｅ，Ｚｈｅｎｇ Ｊｉａ—ｈｕａ
（Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＡＭＰＳ一１ Ｄ（ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）ｗａｓ
ｕｓｅｄ
ｏｎ
ｔｏ
ｍｏｄｕｌｅ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ
Ｊ－Ｖ
ｏｆ ａ—Ｓｉ：Ｈ Ｐ—ｉ－ｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉ－ｌａｙｅｒｓ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ
ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ
Ｊ—Ｖ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ—
ｔｉｃｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｘａｍｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ；ａ—Ｓｉ：Ｈ；ｎｕｍｅｒｉｃＭ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
太阳能是一种清洁、无污染、取之不尽用之不 竭的自然能源，将太阳能转换为电能是大
规模利用 太阳能的重要技术基础。半导体太阳能电池利用半 导体的光生伏特效应直接将太阳能转化为电能，技 术比较成熟。在硅系列电池中，由于非晶硅对阳光 的吸收系数高，活性层只需１¨ｍ厚，材料的需求 量大大减少；沉积温度低，可直接沉积在玻璃、不 锈钢和塑料膜等廉价的衬底材料上；生产成

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本低， 具有单片电池面积大、适于工业化大规模生产等优 点而受到重视。
形成Ｐ—ｉ－ｎ结构。图１中，衬底为ｎ型非晶硅，顶 层为Ｐ型的非晶ＳｉＣ材料，中间缓冲层为本征非晶 硅，主要结构参数和模拟参数见表１。
图１
Ｐ·ｉ－１１结构非晶硅太阳能电池结构示意图 Ｐ－ｉ·ｎ结构非晶硅太阳能电池的模型参数
参数 Ｐ层 （ａ＿ＳｉＣ） ｉ层 （ａ－ｓｉ）
１．８０ １．７２ ４．００
１１．９
表１
１模型结构与模拟原理
１．１器件结构 典型的非晶硅太阳能电池结构如图１所示。非 晶硅中由于原子排列缺少结晶硅的规则性，缺陷 多，因此，要在Ｐ层与ｎ层之间加入本征层ｉ层，
收稿日期：２００７—０２—２８ 作者简介：姚若河（１９６ｌ一），男，广东省揭阳市人。博士，教 授。从事半导体器件及物理的教学和科研工作．
ｎ层 （ａ＿Ｓｉ）
１．８０
迁移率带隙／ｅＶ 光学带隙／ｅＶ 电子亲和能／ｅＶ 相对介电常数占 有效态密度Ｎｃ／（ｃｍ。３ｅＶ一） Ｎｖ／（ｃｍ一３ｅＶ一１）
１．９６ １．９０
３．９２ １１．９
１．７２ ４．００ １１．９ ２．５×１０２０ ２．５×１０２０
２．５ Ｘ１０２０ ２．５×１０２０
２．５×１０２０ ２．５×１０２０
万 　 方数据
实验技术与管理
续表 参数 电子迁移率 ｐ。／（ｃｍ２Ｖ一１８—１） 空穴迁移率 ／．ｚ。／（ｃｍ２Ｖ一８—１） 价带尾态特征能量迁移 率ＥＤ／ｅＶ 导带尾态特征能量迁移 率Ｅ＾／ｅＶ 掺杂浓度／ｃｍ ｑ Ｇｄｏ／（ｃｍ。３ｅＶ一１） Ｇ。／（ｃｍ一３ｅＶ一１）
ＥｏｏＮ／ｅＶ ０．２
其中，Ｌ为电子的电流密度，有Ｌ（菇）＝舭。ｎ
ｉ层 （ａ－Ｓｉ） ｎ层 （ａ－Ｓｉ）
Ｐ层 （ａ－ＳｉＣ）
ｆ兰孕１，Ｅ州为电子的准费米能级；矗为空穴的电
Ｏ．５
２
ｌ
流密度，Ｊｐ（石）＝舭，凡（警），ＥＥｐ．为空穴的准费米
能级；Ｇｏ，（茗）为电子空穴对的光生效率，为位置菇 的函数。运用数值计算方法求解方程（１）、（２）、 （３）中的砂（茗）、ｐ（ｘ）、ｎ（ｘ）进而求出各特性参数。
０．０５
０．０５
０．０７
Ｏ．０３
Ｏ．０３
２模拟结果分析
Ｎ＾＝３×１０”
１．０×１０１９ １．０×１０１９ １．２ …… 此处隐藏：8271字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……