太阳电池背反镜的吸收损耗性质研究

基于频域有限差分法和入射光场在平板型和织构型非晶硅电池内的传输过程,详细分析了Ag背反镜的吸收性质.研究表明:导模振荡吸收和表面等离子体共振吸收是两种电池结构Ag背反镜的主要吸收机制;在长波段,平板型电池结构的导模振荡吸收和表面等离子体共振吸收均较弱,其Ag背反镜的吸收很小(小于3;),而织构型电池结构可产生较强的导模振荡吸收和表面等离子体共振吸收,其Ag背反镜的吸收较大(某些特殊波长的吸收达50;);织构型电池结构可有效拓展入射光单程通过有源层被完全吸收的波长范围.     

基于一维光子晶体陷光的超薄晶硅太阳电池光学结构优化

先选择增透膜、Ag底面反射镜和三角带型一维光子晶体结构作为超薄晶硅电池(有源层厚度为12μm)的陷光结构,然后利用有限差分频域法对这一陷光结构进行了优化,最后通过吸收光谱和光电流密度谱对优化的陷光结构性能进行了评估.计算表明:在300 nm≤A≤800 nm的波长范围内,优化陷光结构实现了Yablonovith陷光极限;在800 nm≤A≤1100 nm的波长范围内,该优化陷光结构的性能略低于Yablonovith陷光极限,但明显高于矩形条带式一维光子晶体陷光结构的陷光性能.     

定向凝固多晶硅铸锭炉石英坩埚的改进与热场优化

针对定向凝固多晶硅铸锭炉内温场的分布特点,利用COMSOL 5.0模拟软件优化设计了定向凝固多晶硅铸锭炉内部坩埚形状,并对优化后铸锭炉内的温场分布进行了详细分析.结果表明:将坩埚底面由平底结构改进为凸底结构,可优化铸锭坩埚内的温场分布,使长晶界面的等温线趋于水平分布,进而可有效解决中心区域结晶过早、边角区域结晶过慢和边角区热诱导缺陷、杂质密度大等铸锭过程中存在的基本问题.     

非晶硅太阳电池用Ag背反镜的吸收损耗

利用频域有限差分法,分析了两种典型非晶硅电池结构的Ag背反镜的吸收损耗.研究表明:平板型非晶硅电池Ag背反镜的损耗主要是由银材料的本征吸收和非晶硅有源层导模共振效应引起,而表面等离子体共振吸收使TM模的吸收峰峰值大于TE模的吸收峰峰值;织构型的非晶硅电池内部光场分布复杂,可在光垂直入射情况下,使TE模和TM模均在有源层中出现较强的导模共振效应,且TM模还可在Ag背反镜中激励起等离子体共振效应,从而使织构型非晶硅电池Ag背反镜的吸收谱表现为多峰值特性,且其吸收峰的峰值大于平板型非晶硅电池的吸收峰峰值.     

非对称电极和绒面结构对晶硅电池暗I～V特性的影响

利用有限差分法求解半导体器件基本方程的方法,通过改变栅线电极和衬底掺杂浓度,研究了织构结构和非对称电极对晶硅电池暗I～V特性的影响.结果表明:衬底掺杂浓度决定了织构结构晶硅电池的pn结性质,并对其暗I～V特性曲线产生具有重要影响;栅线电极覆盖绒面金字塔比率相同时,晶硅电池的暗I～V特性曲线将出现相同的分区特性,且理想因子随绒面金字塔的增加而微幅增加;栅线电极与电池底面电极构成二极管的理想因子,随金字塔周期数增加而增大,是决定晶硅电池暗I～V特性曲线性质的关键因素;当衬底掺杂浓度大于等于1×1017时,暗I～V特性曲线可分成三个变化区域;当衬底掺杂浓度小于1×1017时,暗I～V特性曲线可分成四个变化区域;同一偏压下,衬底掺杂浓度越高,暗电流越小.此外,利用pn结处于不同偏压下的总电流密度分布,详细分析了不同区域形成的物理机制.     

光学微腔型a-Si薄膜电池陷光结构设计

先基于频域有限差分法和a-Si材料的有效吸收波长范围,利用光场分布、通光效率和有源层吸收谱等优化了有源层厚度为300 nm的a-Si电池用光学微腔陷光结构的缓冲层厚度和光学微腔通光孔尺寸,并对电池光电流密度谱、总电流密度和电池输出参数进行了计算分析.研究表明:缓冲层厚度为2.6 μm,通光孔直径Φ=D×0.8/8时,电池有源层具有最大的吸收效率;优化电池的短路电流为25.9225 mA/cm2,优于其它陷光结构获得的短路电流.     

基于暗I-V特性曲线对晶硅电池杂质和缺陷性质研究

暗I-V特性曲线是一种有效监测晶硅电池内部杂质和缺陷性质的表征手段.本文利用有限差分法较系统地研究了杂质和缺陷性质对暗I-V特性曲线的影响,并给出了利用暗I-V特性曲线判断晶硅电池内部杂质和缺陷类型和分布的基本准则,结果表明:在大于0.75 V的正向偏压区域,暗I-V特性曲线的明显变化可作为判断为由晶硅电池体内杂质和缺陷引起;在0.1 V~0.75 V的正向偏压区域,暗I-V特性曲线的理想因子分区性质可作为晶硅电池体内和表面杂质和缺陷的依据.