微晶硅鍺太陽電池的仿真與優(yōu)化.pdf

1、現(xiàn)如今，電力系統(tǒng)中的主要光伏電源是晶體硅太陽電池。由于晶體硅太陽電池在繼續(xù)提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本方面都遇到了困難，這使其上網(wǎng)電價(jià)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)能源的上網(wǎng)電價(jià)。相比之下，硅基薄膜太陽電池具有成本低，弱光響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，將其用于光伏發(fā)電有望進(jìn)一步節(jié)省成本，降低光伏并網(wǎng)電價(jià)。目前，影響其競爭力的主要因素是轉(zhuǎn)換效率較低。微晶硅鍺是近幾年被提出應(yīng)用于薄膜太陽電池中的新型窄帶隙材料，具有吸收系數(shù)高，紅外光響應(yīng)好等特點(diǎn)，將其應(yīng)用于疊層硅基薄膜太陽電池的底電

2、池中，可以有效提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　本文采用計(jì)算機(jī)仿真的方式對微晶硅鍺太陽電池進(jìn)行研究，通過新結(jié)構(gòu)的提出以優(yōu)化其光電性能。首先，應(yīng)用太陽電池仿真軟件wxAMPS建立并優(yōu)化了本征層具有漸變帶隙結(jié)構(gòu)的微晶硅鍺太陽電池，與具有相同鍺含量非漸變電池相比，其轉(zhuǎn)換效率提高了36％。并且在傳統(tǒng)線性漸變結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化出了一種沿曲線漸變的新型電池結(jié)構(gòu)，使得優(yōu)化后的曲線漸變微晶硅鍺太陽電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到13.82%。然后，在微晶硅鍺太陽電池

3、的p/i界面添加了非晶硅鍺緩沖層，并從鍺含量和厚度兩個(gè)方面對緩沖層進(jìn)行優(yōu)化，使電池的短路電流和開路電壓進(jìn)一步得到提高，轉(zhuǎn)換效率提升4.5%。最后，建立了非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅/微晶硅鍺四結(jié)疊層太陽電池，并將優(yōu)化后的曲線漸變微晶硅鍺電池用于四結(jié)電池的底電池，使得疊層電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)24.8%。同具有相同鍺含量的非漸變微晶硅鍺電池以及微晶硅電池作為底電池時(shí)相比，四結(jié)電池的效率分別提高8.7%和16.7%。研究結(jié)果顯示了微晶硅鍺在硅基薄膜太