新型硅基薄膜太阳能电池器件的设计与模拟

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1、湖北大学本科毕业论文（设计）湖北大学本科毕业论文（设计）题目新型硅基薄膜太阳能电池器件的设计与模拟姓名彭真学号20021专业年级06电科指导教师高云职称教授2010年5月5日I湖北大学本科毕业论文（设计）I湖北大学本科毕业论文（设计）I湖北大学本科毕业论文（设计）目录绪论11光伏太阳能电池的原理21.1光电池的电流电压特性21.2描述太阳能电池的参数31.3影响太阳电池转换效率的因素42模拟软件AMPS-1D的介绍63单晶硅太阳能电池的设计与模拟83.1单晶硅太阳能电池的研究概况及单晶硅性质83.2设计与模拟结果93.2.1单晶硅的性能参数93.2.2单结型

2、改变厚度93.2.3单结型改变掺杂浓度123.2.4改变结构133.3结论144多晶硅太阳能电池的设计与模拟154.1多晶硅太阳能电池的研究概况及多晶硅性质154.2设计与模拟结果154.2.1多晶硅的性能参数154.2.2单结型改变厚度164.2.3改变掺杂浓度194.2.4改变结构204.3结论215非晶硅太阳能电池的设计与模拟215.1非晶硅太阳能电池的研究概况及非晶硅性质215.2设计与模拟结果235.2.1非晶硅的性能参数235.2.2p-i-n型设计与模拟235.2.3改变结构295.3结论30总结31参考文献32I湖北大学本科毕业论文（设计）I

3、II湖北大学本科毕业论文（设计）新型硅基薄膜太阳能电池器件的设计与模拟摘要本论文首先介绍了太阳能电池的光伏原理及其发展概况，并采用AMPS-1D软件模拟分析了单晶硅、多晶硅、和非晶硅太阳能电池的光伏特性与器件结构的关系。通过采取PN结和PIN结两种基本结构，改变各层厚度和掺杂浓度，研究厚度和掺杂对太阳能电池转化效率、填充因子、短路电流以及开路电压的影响。通过优化提出最佳电池结构设计。【关键词】硅基太阳能电池模拟AMPS-1DIII湖北大学本科毕业论文（设计）THEMODELLINGANDSIMULATIONOFNEW-TYPESILICON-BASEDSOL

4、ARCELLABSTRACTThisthesisbrieflyintroducedthebasicPVmechanismandthedevelopmentinPVcell.AMPS-1DsoftwarewasutilizedtosimulatethephotovoltaicpropertyofvariousdevicestructuresforsinglecrystalSi,poly-SiandamorphousSisolarcell.Alltheparametersusedinthesimulationswereobtainedfromthereporte

5、dexperimentaldata.ThebasisstructureswerePNandPINdiodes.Byvaringthethicknessandthedopingconcentrationofvariouslayers,thephotoelectricconversationefficiency,fillfactor,shortcircuitcurrentandopencircuitvoltagewerestudied.Thebestconversationefficiencieswereobtainedbyoptimizingthedevice

6、structures.【Keywords】silicon-basedsolarcell,modelling,AMPS-1DsimulationIII湖北大学本科毕业论文（设计）34湖北大学本科毕业论文（设计）绪论自从1983年法国人贝克勒尔发现“光生伏特效应”以来，历经100多年的发展，太阳能电池技术已经发展成为了一个相当庞大的学科，同时伴随着产生了一个相当庞大的产业链。从产生技术的成熟度来区分，太阳能电池可以分成：n第一代太阳能电池：晶体硅太阳能电池n第二代太阳能电池：各种薄膜太阳能电池，包括：非晶硅薄膜太阳能电池（a-Si）、碲化铬太阳电池（CdTe）、

7、铜铟镓硒太阳电池（CIGS）、砷化镓太阳电池、纳米二氧化钛染料敏化太阳能电池。n第三代太阳电池：各种叠层太阳能电池、热光伏电池（TPV）、量子阱及量子点的超晶格太阳电池、中间带太阳电池、上转换太阳电池、下转化太阳电池、热载流子太阳电池、碰撞离化太阳电池等新概念太阳电池。其中，第一代太阳电池已经进入大规模产业化阶段，有部分种类已经实现量产，但是技术成熟程度还有待提高。第三代太阳电池是向着超高效率的方向努力，具备真正突破现有技术瓶颈的概念，但是目前这种电池还只是停留在概念及理论设计阶段，甚至没有成型的产品问世。太阳电池从所使用的材料来区分，又可区分为：硅基太阳电

8、池：以硅材料为基本材质，其中包括：单晶硅太阳电池、多