pin型非晶硅薄膜太陽能電池優化設計

【摘要】本文運用太陽電池模擬軟件AMPS-1D研究了非晶硅薄膜電池的p-i-n各層厚度對太陽能電池光電性能的影響。采用改變各層厚度，分析計算光電轉換效率，找到了高效非晶硅薄膜電池p-i-n層厚度的最佳組合，研究得到的電池的轉換效率可達9.281%。

【關鍵詞】薄膜厚度；開路電壓；短路電流；轉換效率

引言

太陽能光電利用是近年來發展最快，最具有活力的研究領域，其中最受矚目的是新型低成本高效太陽能電池的研制與開發。目前硅材料太陽能電池占有大部分光伏能源市場，相對比與高成本的晶體硅而言，非晶硅具有制作工藝簡單、成本低、便于大面積沉積等優點，因而受到了普遍重視。非晶硅太陽能電池一般采用p-i-n三層設計，n層和p層很薄，其作用主要是提供內建電場，使電子和空穴有效的移動形成電流。i層很厚，它的作用是吸收光波產生的光生載流子，所以i層的厚度決定著光伏電池光電性質，i層通常是由本征態的a-Si：H組成，本文利用AMPS-1D數字模擬軟件討論了p-i-n各層薄膜厚度對轉化效率的影響，找到了較高轉化效率各層膜厚的最佳組合，使標準模擬的轉化效率從7.324%提高到9.281%。

1、物理模型及參量設置

1.1 物理模型

AMPS-1D是采用態密度（DOS）和載流子壽命（life time）兩種半導體電子模式進行器件結構模擬。本文的模擬是在DOS模式下進行的，在該模式下半導體的電子態包括價帶、導帶擴展帶和價帶、導帶尾定域態以及隙間定域態，所以它可以從多方面來模擬反映出太陽能電池的各項性能參量的情況。……