基于纳米图案化衬底的非晶硅薄膜太阳能电池:结构设计和光/电耦合模拟
薄膜太阳能电池性能的高低取决于其对光的吸收能力以及载流子的分离和收集能力.尝试在金属铝箔上设计一系列具有不同周期和深宽比的纳米坑状结构,以氢化非晶硅薄膜太阳能电池为例,研究了这些新型衬底的几何结构和尺寸对光电转化性能的影响.光学数值计算表明,沉积在纳米图案化衬底上的电池均表现出宽带的光吸收增强效果.但是较高的深宽比往往会影响薄膜沉积的均匀性,进而导致内建电场和载流子收集能力的退化,使得电学性能下降.为了研究基于纳米图案化衬底的太阳能电池中的电学传输特性,通过光学与电学相耦合的联合建模,计算了非晶硅吸收层中电学参数的空间分布情况.首先比较了电流密度和电场强度在不同偏置电压下的空间分布情况.图案化的电池具有较高短路电流,但开路电压发生降低.仔细观察发现电池顶部尖角处的局部电场比较弱,电流的局部反转首先发生在电场较弱的区域.进一步的模拟结果表明,通过提高p层的掺杂浓度,可以提高内建电场,乃至短路电流和开路电压.这些结果对于纳米陷光结构的优化设计和高性能薄膜太阳能电池的研究将起到一定的指导意义.
非晶硅薄膜太阳能电池 结构设计 米图案化衬底 电学传输特性 模拟分析
林引岳 黄洪涛 林清锋 鲁林峰 陈小源 范智勇 李东栋
中国科学院上海高等研究院,上海 201210 电子及计算机工程学系,中国香港九龙清水湾
国内会议
北京
中文
227-231
2014-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）