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換為電能的半導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化效率一直是研究的焦點。太陽能電池的轉換效率不僅依賴于半導體材料和器件結構，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，優(yōu)良的正面電極設計要求高收集效率、低電阻損耗，以提高電池轉換效率為目的，對太陽能電池陣列來說，即使單片電池上微小的轉換效率

2、增益也會積少成多帶來可觀的轉換能量收益。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，通過計算轉換效率判斷正面電極設計的優(yōu)劣，提出改進方案并預測電極發(fā)展的趨勢。我們提出的模型不僅準確度高，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背景知識。
　　第二章，介紹了我們工作的理論基礎

3、。通過太陽能電池器件結構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)電阻的具體構成，指明計算的關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換效率的計算模型。根據(jù)推導的串聯(lián)電阻參數(shù)表達式，我們利用MATLAB編程求解伏安特性方程，計算了電池的轉換效率，通過計算值與實驗測量值的對比，證明了模型的準確性。進一步，通過對梳狀電極的幾何參數(shù)掃描，我們提出了改進方案，并證明了在極細線

4、寬（~10um）下，傳統(tǒng)梳狀電極并不能帶來理想的轉換效率增益。
　　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換效率的方法是將電池分成若干個重復單元，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，而通常復雜的電極圖案包含復雜的電阻構成，分析它們的等效電路模型不僅費時費力，也極易帶來不準確的計算結果。在第四章中，我們基于有限元方法（