晶硅太陽能電池正面金屬電極的仿真研究.pdf

1、隨著化石能源的耗盡與環(huán)境問題的加劇，太陽能作為一種取之不盡用之不竭的清潔能源日益引起重視，太陽能電池作為把光能轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件直接決定著人類對太陽能的利用效率，提升太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率一直是研究的焦點。太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率不僅依賴于半導(dǎo)體材料和器件結(jié)構(gòu)，還和用來收集電流并把它們運輸?shù)侥┒穗娐返恼娼饘匐姌O有關(guān)，優(yōu)良的正面電極設(shè)計要求高收集效率、低電阻損耗，以提高電池轉(zhuǎn)換效率為目的，對太陽能電池陣列來說，即使單片電池上微小的轉(zhuǎn)換效率

2、增益也會積少成多帶來可觀的轉(zhuǎn)換能量收益。本文的主要工作是提出太陽能電池正面金屬電極的仿真計算模型，通過計算轉(zhuǎn)換效率判斷正面電極設(shè)計的優(yōu)劣，提出改進(jìn)方案并預(yù)測電極發(fā)展的趨勢。我們提出的模型不僅準(zhǔn)確度高，適用性強，而且節(jié)省了大量試驗成本，對太陽能電池的設(shè)計研究有著重要的輔助作用。主要的工作安排如下：
　　第一章，簡述了太陽能電池發(fā)展概況。作為借鑒，我們也介紹了正面電極仿真方法的相關(guān)背景知識。
　　第二章，介紹了我們工作的理論基礎(chǔ)

3、。通過太陽能電池器件結(jié)構(gòu)分析和等效電路分析，我們寫出了太陽能電池的伏安特性方程并給出了串聯(lián)電阻的具體構(gòu)成，指明計算的關(guān)鍵在于求解太陽能電池的串聯(lián)電阻。
　　第三章，我們提出了梳狀電極晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的計算模型。根據(jù)推導(dǎo)的串聯(lián)電阻參數(shù)表達(dá)式，我們利用MATLAB編程求解伏安特性方程，計算了電池的轉(zhuǎn)換效率，通過計算值與實驗測量值的對比，證明了模型的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步，通過對梳狀電極的幾何參數(shù)掃描，我們提出了改進(jìn)方案，并證明了在極細(xì)線

4、寬（~10um）下，傳統(tǒng)梳狀電極并不能帶來理想的轉(zhuǎn)換效率增益。
　　第四章，我們利用有限元軟件建立了正面電極的二維（2D）仿真模型。傳統(tǒng)的計算晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法是將電池分成若干個重復(fù)單元，每個單元都被等效電路替代，然后通過電路仿真器求解等效電路模型。這種方法適用于簡單正面電極圖案的電池，而通常復(fù)雜的電極圖案包含復(fù)雜的電阻構(gòu)成，分析它們的等效電路模型不僅費時費力，也極易帶來不準(zhǔn)確的計算結(jié)果。在第四章中，我們基于有限元方法（