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摘 要

硅基薄膜太阳能电池将近30年的研究有了显著的进步。最初，非晶硅电池商业应用问题是光致衰退效应比较严重和电池效率偏低。微晶硅光伏电池由于其高度稳定性和较高效率，而成为薄膜电池中的一个重要研究方向。国内在这个方向上的研究比较薄弱，与国外先进水平差距较大，所以开展这方面的理论研究工作显得十分必要。本论文主要运用美国宾州州立大学开发的太阳能电池模拟软件AMPS-1D来计算各种不同的重要参数对微晶硅光伏电池效率的影响，为高性能电池制备工艺的优化指出重要的理论思路。

通过理论模拟，我们得到了下面结论：（1）当I层为4500nm 时，电池效率取得最高值，而相较于I层，P、N层厚度变化没有那么明显；（2）随着I层迁移率的增大，微晶硅薄膜太阳能电池复合速率降低，更多的载流子被收集，开路电压和短路电流都有提升，电池的性能也越好；（3）当I层带隙为1.3eV时有最大效率10.13%；（4）通过改变前后接触势垒，我们发现前接触势垒的增加能够提高电池的性能，而后接触势垒的增加则一定程度上降低电池性能。

关键词 微晶硅 太阳能电池 AMPS-1D

The simulation of the performance of microcrystalline silicon thin film solar cells

Abstract

Silicon thin film silicon thin film solar cells after nearly 30 years of development has made considerable progress. Initially, the commercial application of amorphous silicon solar batteries is light recession effect is more serious and theoretical conversion efficiency is low. Domestic research in this direction is weak, with foreign advanced level gap is bigger, so the theoretical research in this area is very necessary. This thesis mainly uses solar simulator, AMPS-1D software, developed by Pennsylvania State University to calculate various important parameters on the efficiency of the microcrystalline silicon photovoltaic cells, the optimization of preparation technology for high performance battery provides important theoretical .

We got the following conclusions through theoretical analysis: (1) When the ‘I’ layer was 4500 nm, the battery efficiency achieved the highest value. While compared to the I layer, the changes of P,N layer thickness was not so obvious;(2) With the migration rate of I layer improving, the composite rate is decreasing, more carriers are collected, open circuit voltage and short circuit current are improving, (3) When the band gap of I layer was 10.13% ,we got the best cell efficiency; (4) By changing the front and back contact barrier, we found that the increase of the front contact barrier can improve the performance of the battery, and the increase of the contact barrier can reduce the performance of the battery.

Keywords: Microcrystalline silicon; Solar cells; AMPS-1D

目录

摘要 1

Abstract

第一章 绪论

1.1引子

1.2太阳能电池的概述

1.3本文研究内容和目的

第二章 微晶硅薄膜电池

2.1微晶硅薄膜电池的发展

2.1.1微晶硅薄膜电池的介绍

2.1.2微晶硅薄膜电池发展历史

2.2微晶硅电池的原理

2.2.1光电转化过程

2.3.3微晶硅薄膜的制备

第三章 微晶硅太阳电池性能模拟

3.1 AMPS-1D简介

3.1.2 AMPS-1D操作界面

3.2模型建立

3.2.1设立参数

3.2.2 P，I，N层厚度对太阳能薄膜电池性能的影响

3.2.3 I层迁移率对微晶硅电池性能的影响

3.2.4本证层的带隙变化对太阳能电池的影响

3.2.5前后电极的接触势垒对微晶硅电池性能的影响

3.3本章小结

第四章 期望与总结

4.1总结

4.2展望

参考文献

第一章 绪论

1.1引子

人类步入二十一世界，地球人口如爆炸般增长导致能源的枯竭，生态环境的破坏等一系列社会问题，这些问题进一步的阻碍了人类社会的发展。寻找新型能源成为世界各国来改变现在面临的困境是不得不面临的问题。在新型能源中，风能，水能，地热能等都具有一定的局限性，核能也因为几次事故的发生受到发达国家的冷落，而太阳能则因没有那么多局限性，比较于核能也没那么安全隐患越来越受到发达国家的重视。

2004年，欧洲联合会议中心预测了未来一百年内能源结构的变化，传统能源不断退出历史的舞台，可再生能源的比重持续增加增加，而在这其中太阳能越来越受到人们的欢迎。

每年太阳会辐射大约3×10²⁴J的能量到地球,虽然能被人类使用的能量微乎其微，那也能够满足人们对于能量的需求，从目前看来，太阳能对于人们可以说是真正永久的清洁能源。众所周知我国是世界上能源消耗增长最快的国家，大量的煤炭所燃烧发出的危害气体正不断地污染着我们的环境，但是我国是世界上占地面积第三大的国家因此拥有充足的太阳能，所以，总的来说太阳能应用在我国拥有的前景十分广阔。大力发展太阳能可以用来解决目前面临的能源问题，这使得科学家们对太阳能电池的研究，开发和利用更有实际价值。

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