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
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第２４卷第１２期２００７年１２月
Ｖ０１．２４Ｎｏ．１２Ｄｅｅ．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
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉ—ｌａｙｅｒｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓ
ｏｎ
ａ—Ｓｉ：ＨＰ—ｉ－ｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｄｅｖｉｃｅｓ
ＹＡＯＲｕｏ—ｈｅ，ＺｈｅｎｇＪｉａ—ｈｕａ
（Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＡＭＰＳ一１Ｄ（ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄｐｈｏｔｏｎｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）ｗａｓ
ｕｓｅｄ
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ｍｏｄｕｌｅｔｈｅｌｉｇｈｔ
Ｊ－Ｖ
ｏｆａ—Ｓｉ：ＨＰ—ｉ－ｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｉ－ｌａｙｅｒｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓ
ｔｈｅｌｉｇｈｔ
Ｊ—Ｖｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ—
ｔｉｃｓｈａｖｅｂｅｅｎｅｘａｍｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒｃｅｌｌ；ａ—Ｓｉ：Ｈ；ｎｕｍｅｒｉｃＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
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）
１．８０１．７２４．００
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）
１．９６１．９０
３．９２１１．９
１．７２４．００１１．９２．５×１０２０２．５×１０２０
２．５Ｘ１０２０２．５×１０２０
２．５×１０２０２．５×１０２０
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／ｃｍｑＧｄｏ／（ｃｍ。３ｅＶ一１）Ｇ。／（ｃｍ一３ｅＶ一１）
ＥｏｏＮ／ｅＶ０．２
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”
１．０×１０１９１．０×１０１９１．２ …… 此处隐藏：8271字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……