Si N+PP+太阳电池的数值模拟与分析.pdfVIP

第29卷第lO期 太阳能学报 V01．29．No．10 2008年10月 ACTAENERGn垣SOI^R璐洲ICA Oct．，2008 SiN+／P／P+太阳电池的数值模拟与分析 张妹玉1，陈 朝1’2 (1．厦门大学物理系，厦门361005；2．福建省半导体照NT程技术研究中心，厦门361005) 摘要：提出了单晶硅N+／PIP+太阳电池的物理模型，采用数值模拟方法对其在AMl．5太阳光入射下的电池特性进 行了模拟计算，分析了基区少子扩散长度和基区厚度对短路电流密度和转换效率的影响，着重分析了基区少子寿命 对转换效率等电池特性的影响。模拟结果表明，在综合考虑了各种损耗机制的前提下，转换效率等电池特性都随基 区少子寿命和少子扩散长度的增加而增大，并且从电池输出特性与基区少子寿命的关系曲线上可以方便地获得少子 寿命所对应的短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率的值，为实验提供有力的理论依据和参考。 关键词：硅太阳电池；光电转换效率；少子寿命；数值模拟 中图分类号：TM914．4+1；TM615文献标识码：A 数值解，不存在迭代收敛的问题，因此计算速度快、 0 引 言 计算简单，同时具有自主知识产权，有中英文界面， 提高太阳电池的光电转换效率和降低成本是目 使用方便。 前硅基太阳电池研究的主要方向[1叫。与此同时，硅 模拟结果表明，在大气质量为AMl．5的光照 基太阳电池的各种物理模型也相继发展【4jJ，为设计 下，电池的各个特性参数随基区的少子寿命和扩散 和制备太阳电池提供了理论依据。但直接模拟基区 长度的增加而增大。该结果符合太阳电池的输出特 少子寿命对电池特性影响的文章却很少报道№J。 性随少子寿命的增加而单调提高的实验结果，为实 基区的少子寿命或少子扩散长度是表征基区特 验提供理论参考和依据。 性的重要参数，其值大小直接影响到电池输出性能， 1物理模型与数值计算 是电池制备中应重点考虑的因素。同时研究者大都 是采用澳大利亚新南威尔士大学出版的PCID软件1．1物理模型 进行电池性能的模拟”J。本程序和PCID相似之处 本文采用SiN+／P／P+常规的背电场电池结构， 在于都较系统地考虑了各种因素对硅单晶太阳电池 光照面为前表面N+区，电池简化的一维结构如图l 效率的影响，包括前表面光反射损失、前后表面复合 所示。其中，茗。表示发射区N+结深的位置(厚度 速率损失、串联电阻和并联电阻等因素对光电转换 ，J —} 效率的影响。因此两种模型都更接近于所制备的太 —} 阳电池的实际情况。本程序与PCID最大的不同点 枷； N+ p IJ+ — 在于：PCID是依据载流子的半经典半导体输运方程 — J J 和泊松方程，在进行时间和空间上离散化并进行复 I．·～’一 ～‘』 ，J kI“ 杂的数值迭代计算，计算量大。本文则通过建立单 f：釜!耋 一± 苎； 晶硅N+／P／P+太阳电池普遍适用的物理模型，由发 Si 射区和基区的光生少子连续性方程的解析解求得电