论文总字数：20341字

摘 要

上世纪70年代的能源危机促使科学家们把对a-Si材料的一般性研究转向廉价太阳能电池应用技术创新方向上来。1976年，美国RCA实验室的D Carlson教授等人研发出p-i-n结构的非晶硅（a-Si）太阳能电池，其效率为2.4%，直至1980年其效率达到8%。经过40多年的研究与开发，硅基薄膜太阳能电池技术取得了很大进步。然而，和晶硅相比，转换效率低仍是硅基薄膜太阳能电池所面临的主要挑战，因此，进一步提高硅基薄膜太阳能电池的转换效率是未来研究开发的一个工作重点。

本实验借助光学薄膜设计软件TFCalc和太阳能电池模拟软件AMPS-1D分别对非晶硅电池（a-Si）和微晶硅电池（un-Si）的光透过率和光电转换效率进行理论计算，建立吸收层厚度、器件透明度、效率三者间的定量关系，提出评价半透明电池综合性能的指标，找出透过率与光电转换效率都相对较高的最佳厚度，为将来制定半透明电池实验方案提供具体的理论指导。

关键词：太阳能电池、透过率、转换效率、本征层厚度

Simulation of translucent silicon thin-film battery performance

Abstract

The last century, the energy crisis of the 1970s prompted scientists to the general study of a-Si materials to cheaper solar cell applications moving in the direction of technological innovation. In 1976, Professor Carlson in U.S. RCA Laboratories developed an amorphous silicon (a-Si) solar cell of pin structure, its efficiency was 2.4%, until 1980 the efficiency of 8%. After 40 years of research and development of silicon-based thin-film solar cell technology has made great progress. However, compared with crystalline silicon, low conversion efficiency is still a major challenge facing the silicon thin film solar cells and, therefore, further improve the conversion efficiency of silicon thin film solar cells is a priority for future research and development.

In this study, by means of optical thin film design software TFCalc and solar simulation software AMPS-1D.Respectively, an amorphous silicon cell (a-Si) and microcrystalline silicon cells (un-Si) of light transmittance and photoelectric conversion efficiency theoretical calculation, so that we can establish a quantitative absorption layer thickness, the transparency of the device, the efficiency among the three relationship. Proposed comprehensive performance evaluation translucent battery indicator, to find the best permeability and thickness are relatively high photoelectric conversion efficiency, and provide specific guidance for the future development of the theory of translucent cell experiments.

Keywords: solar cells, transmission, conversion efficiency, intrinsic layer thickness

目录

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.1.1能源消耗发展方向 1

1.1.2太阳能电池的发展趋势 1

1.2硅基薄膜电池的发展现状 2

1.3本文主要研究内容和手段 3

1.3.1光学薄膜设计软件TFCalc 3

1.3.2太阳能电池模拟软件AMPS-1D 6

1.3.3研究内容 7

第二章 半透明硅基薄膜电池的原理和性能参数 8

2.1原理 8

2.1.1太阳能电池基本原理 8

2.1.2硅基薄膜电池基本原理 9

2.2硅基薄膜电池的性能参数 10

2.3硅基薄膜电池的制备方法 10

2.3.1以玻璃为衬底的硅基薄膜太阳电池制备技术 11

2.3.2柔性衬底的硅基薄膜太阳电池制备技术 12

第三章 p-i-n单结电池模拟 13

3.1迁移率对转换效率（Eff）的影响 13

3.2本征层厚度对各参数的影响 15

3.2.1本征层厚度对短路电流（Jsc）的影响 15

3.2.2本征层厚度对开路电压（Voc）的影响 16

3.2.3本征层厚度对填充因子（FF）的影响 16

3.2.4本征层厚度对转换效率（EFF）的影响 17

第四章 半透明电池模拟 18

4.1光学薄膜设计软件TFClac模拟 18

4.1.1非晶硅i层厚度与透明度的关系 18

4.1.2微晶硅i层厚度与透明度的关系 20

4.2太阳能电池软件AMPS-1D模拟 21

4.2.1非晶硅i层厚度对效率的影响 21

4.2.3微晶硅i层厚度对效率的影响 23

第五章 总结及展望 25

致谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1课题背景

1.1.1能源消耗发展方向

能源一直都是人类经济发展和生活方式的重要组成部分，我们所用的传统能源大多都是化石能源，比如石油、煤、天然气等。随着当代科学技术的发展以及经济社会的跃进，传统的化石能源已经不能满足人们日益增长的物质文化需求，同时还面临着化石能源的消耗所带来的环境的问题，严重影响着人类的生活健康。因此，随着化石能源的不断衰竭，人们对环境保护问题的重视程度不断提高，寻找替代的清洁能源问题变得越来越为迫切。

太阳能作为一种可再生的、清洁的、相对人类历史取之不尽的能源，具有非常广阔的应用前景和利用价值，对它的开发和利用在近几十年也越来越受到科学界的重视。人类利用太阳能来烘烤食物已经有3000多年的历史了，但是将太阳能作为动力能源来进行消耗和使用，仅仅只有300多年历史。1615年，法国工程师所罗门·考克斯发明了第一台太阳能驱动的发动机。从1940年开始，科学家展开了太阳能电池的研究，随后实用型硅太阳能电池在美国贝尔实验室研制成功，为太阳能发电以及大规模的产业化生产奠定了基础。21世纪以来，太阳能热水器、太阳能汽车、太阳能自动提款机等产品相继问世，标志着太阳能得到了广泛的应用和发展。

1.1.2太阳能电池的发展趋势

由于太阳电池的各种优点和特性，各国政府以及研究机构都普遍看好，这也使得太阳电池得到了较好的发展。各国政府因地制宜，根据自己的需求和发展前景，在研究太阳电池方面各有侧重，制定了全新的光伏产业计划方案。1973 年，美国政府经过研究与商讨制定了“阳光发电计划”，同时，太阳能产业的研究经费也大幅度增加，并且成立了相关银行和产业链，极大的鼓舞了太阳能产品的研究热情。1974 年，日本在太阳能方面取得进展，制定的“阳光计划”。此外，德国、印度、墨西哥等国家都根据各国特点以及发展需求制定了较好的发展方案。2009 年，我国颁布实施了“太阳能屋顶计划”，同年7月29日国家能源局等相关部门联合宣布 “金太阳”示范工程，并在次月正式启动。2009 年国家出台的政策将推动国内太阳能发电市场发展，在我国政府高效率的经济政治政策引导下，我国的太阳能产业得到了很大的发展，中国成为了美国和日本以外世界上第三大太阳能产业链。

请支付后下载全文，论文总字数：20341字