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摘 要

三叠层非晶硅太阳能电池利用顶、中、底电池的吸收太阳光波长的不同来提高电池太阳光吸收效率，并通过结构的优势来减弱硅基薄膜电池的光致衰退效应，对于一般的硅基薄膜电池具有较大的优势。本课题利用一维微光电子分析软件 AMPS-1D，通过设置一系列模拟计算的材料参数对a-Si:H/a-SiGe:H/ a-SiGe:H三叠层非晶硅电池的性能进行仿真模拟。本论文的工作如下：

1. 研究上层子电池、中层子电池、底层子电池中i层厚度对电池效率之间的关系；通过改变顶、中、底电池的i层厚度得到电池在禁带宽度分别为1.82，1.6，1.4eV，子电池厚度为160，2000，3500nm时有三结电池最高的效率17.672%。
2. 研究三个电池的i层带隙对电池性能的影响；通过固定子电池的i层厚度为160nm，2000nm和3500nm，对子电池i层带隙宽度进行模拟得到宽度分别为1.82，1.6，1.4eV
3. 研究前后电极的接触势垒对电池性能的影响；通过前两组的数据对比选取效率较高的一组即禁带宽度分别为1.82，1.6，1.4eV；子电池厚度为200，1500，3500nm，得到前势垒为0.6，后势垒为0.1此时电池的最高效率为11.048%。

关键词：三叠层非晶硅电池 AMPS-1D i层厚度 带隙宽度 前后势垒

Simulation of the performance of triple junction amorphous silicon solar cells

Abstract

A triple junction amorphous silicon solar cells use different wavelengths of sunlight from the top， middle and bottom cells to improve the efficiency of solar absorption，The photolysis effect of silicon - based thin - film battery is weakened by the advantage of structure，It has a great advantage for general silicon-based thin film batteries.In this study， the performance of a-si :H/ a-sige :H/ a-sige :H/ a-sige :H triple junction amorphous silicon solar cells were simulated by using AMPS-1D， a one-dimensional microlight electronic analysis software.The work of this paper is as follows:

1. Study the relationship between the thickness of the i-layer in the top battery， the middle battery， and the bottom battery and the efficiency of the battery:When the bandgap width is 1.82， 1.6， 1.4eV， and the subcell thickness is 160，2000，350 nm， respectively.The maximum efficiency was 17.672% by changing the thickness of the top， middle and bottom solar cells layer i.
2. The effect of layer i band gap on solar cells performance of three batteries was studied;The i-layer thickness of the fixed sub-cell was 160nm， 2000nm and 3500nm， and the width of the i-layer band gap of the sub-cell was simulated to obtain 1.82， 1.6 and 1.4eV respectively
3. The effect of the contact barrier between PHIBO and PHIBL on the solar cells performance was studied;Through data comparison between the first two groups， the group with high efficiency was selected， namely， the bandgap width was 1.82， 1.6 and 1.4eV respectively.The subcell thickness is 200，150，3500nm， when PHIBO is 0.6 and PHIBL is 0.1 ，the maximum efficiency of the battery is 11.048%.

Key Words: triple junction amorphous silicon solar cells;AMPS-1D;i layer thickness; band gap width;PHIBO;PHIBL

目 录

摘 要 1

Abstract 2

第一章 文献综述 1

1.1 非晶硅太阳能电池发展 1

1.2 非晶硅太阳能电池工作原理 2

1.3 三叠层非晶硅太阳能电池的结构特点 2

1.4 薄膜沉积机理 4

1.4.1 PECVD薄膜沉积机理 4

1.4.2 VHF-PECVD薄膜沉积机理 4

1.4.3 HW-PECVD薄膜沉积机理 4

1.5 三叠层非晶硅太阳能电池制备工艺 5

1.5.1 单结非晶硅太阳能电池制备工艺 5

1.5.2 三叠层硅锗太阳能电池制备 6

1.6 本论文研究目的、意义及内容 7

第二章 电池模拟基础 9

2.1 AMPS-1D软件 9

2.2 AMPS电流模型 9

2.3 电池材料参数设置 11

2.3.1 电池材料参数设置 11

2.3.2 隧道复合结 13

第三章 电池性能模拟 14

3.1 i层厚度的模拟 14

3.1.1顶电池i层厚度模拟 14

3.1.2 中电池i层厚度模拟 17

3.1.3 底电池i层厚度模拟 19

3.2 i层带隙宽度模拟 21

3.3 电极前后接触势垒的研究 22

3.4 模拟仿真结果分析 24

第四章 结论与展望 25

4.1 结论 25

4.2 展望 25

参考文献 26

致谢 29

第一章 文献综述

随着现代科技的不断发展，人类对能源的需求越来越大，然而传统发电方式越来越难以满足人们对发电方式的新要求，能源和化石燃料资源在世界范围内的显著增强，在可再生能源领域的研究和开发中得到了极大的重视。太阳能作为一种典型的清洁能源，取之不尽，用之不竭同时伴随着安全的优点，能有效的解决人类面对的能源短缺和化石燃料带来的污染问题，具有巨大的发展前景，全世界无数的科学家投身其中，为了提高光电转换效率。而改善电池对太阳能的吸收同时减少反射是最直接有效的方法^[1]。

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