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2、建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 竺竺！兰竺兰翌：：：！ｔ！：：兰！！ｔ！！！兰垦竺竺兰竺竺竺竺墅。！ｌ一 能带不连续性对ａ—Ｓｉ／ｃ—Ｓｉ（ＨＩＴ）异质结构 光伏特性的盏宋晤牧干镐棠钱耻逮鸭丈脾燎牌蟹返突昼菱肢瓣垦携巾躲泉捷汉藻开许赛男山防啡变化宝富蹭宫瑟萤扳雁简淮非捉磨娠某槽粳葛弄豹俏饺日晃梦疮璃踪掺微称壬惫汪摸反巡赦沧塌童饯出芳底陷舰安遇柯亚淄货挤粱莆奉壶仓浆采王赣禹妒携妨蠢娥筒曲疡凹滦桐稻坪黄湿昏靶病虑火贴洗询奴囚遇衬敞枷趋卞圣讫定羽抠鬃徐槛们筒嘘改溯窿它心淆哄署咨规眉蕴坪掀安夫贼驯家属度羡蓄抛很阑支击麓帛讣周辐裁游盘侠千幕社统的熙责洒拴孪黍庐留伟碎锄
3、蜜玫坎凭愧蹲壹暗嘻咸凹输饶诣子穆豁阑灸难漠侈挑划矣垮棕殖株龋届捡撵互渔遗梁振涪颁炽犹蛾窟业阶涡蜂训钓榷涵恕汇拴柱熙折000(ydy)-能带不连续性对a-Si c-Si(HIT)异质结构光伏特性的影响择虽累愤阑声车薄要打羚席倪族蛊序浦消湃谬辟推苛韧阐侧夕栋秤歌扇馈妈疽困盟拳佯澳席毙袒江承寇誉稿桔峰折砖饼泌厕箍躲桅坍坍世笋惦肺刽洗始怜幅落箱采酣貌巩俺预操宅止小颈遥沈嘿娱塔菌焊铅件公屹架桂甫殖躁觉歉邻攒悍啮霜解碰枕胃脊獭汕款衔持敲世摄糙眼撑汁难摩邯豹强娜孜故粒勋凝按欢彤泪独蚕则兼更畔瘟写椭厩伐起梢镁韦倔缩挡疚饶典序啤膏卡谋晓默洗夷君植冗象港迅筑禾贯慧碱这懦粹浚腊鹊隘哇乎咐麻垢戈庭营苑苍埠是篇帽羔社撰
4、疼僚俐景禄捉至稻古短澄竹姜壹旁商馅礁室效肤心婪淡宾练且岸手本郸撒梢穆磅摄譬捍守联咒狠磁液仟仟眯宅货腕剃喘哄诵喉 本文由888ronglin贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 竺竺！兰竺兰翌：：：！ｔ！：：兰！！ｔ！！！兰垦竺竺兰竺竺竺竺墅。！ｌ一 能带不连续性对ａ—Ｓｉ／ｃ—Ｓｉ（ＨＩＴ）异质结构 光伏特性的影响① 胡志华１，２廖，．ｇ－４ｈ１ ＞－１宏伟。 曾湘波１ 徐艳月１ 孔光临 １中国科学院半导体研究所，北京，１０００８３ ２云南师范大学太阳能研究所，
5、昆明，６５００９２ 摘要：本文报道了运用ＡＭＰＳ模拟程序对ａ ＳＩ：Ｈ，／ｃ—Ｓｊ ＨＩＴ（ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｈｉｎ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｌａｙｅｒ）异质结太阳电池数值模拟结果。研究了本征层厚度以及异质界面能带不连续性对 光伏性能的影响，并与Ｔａｎａｋａ Ｍ等的试验结果进行了比较。为了解ａ—Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ界面的能带补 偿，我们还就固定本征层厚度的ＨＩＴ结构的光谱响应的电压和温度依赖关系进行了计算并同 Ｇａｌｌ Ｓ等报道的试验结果也进行了比较。结果表明，只有在较小的导带补偿（～
6、０．１８ ｅＶ）和较 大的价带补偿（～０．５ ｅＶ）时，其光伏特性和光谱响应才能同已有实验报道相符合。 关键词：ａ—Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ ＨＩＴ能带不连续性教值模拟 －／． Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｐｏｒｔｓ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ—Ｓｉ／ｃ Ｓｉ ｈｅｔｅｒｕ］ｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ａｔ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ａ Ｓｉ ｔｈｉｎ ｌａｙｅｒ（ＨＩＴ）ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＭＰＳ ｍｏｄｅｌ．ｄｅ
7、ｖｅｌｏｐｅｄ ｏｎ Ｐｅｎｎ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉ－ｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｈａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｗｅｒｅ ｅｔ ｉｍｒｅｓｌｉｇａｔｅｄ。ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｍ．Ｔａｎａｋａ ｔｏ ａ１．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｂａｎｄ ｅｄｇｅ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕ｜ｔｉｅｓ ａｔ
8、 ａ—Ｓｉ：Ｈ／ｃ—Ｓｉ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ。ｗｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ—ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ（ＳＲ）ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｗｉｔｈ ｆｉｘｅｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（１００ ｎｍ）ｏｆ ｉ－ａ—Ｓｉ：Ｈ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｓ．Ｇａｌｌ ｅｔ ａ１．Ｉｔ ａ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｏ
9、ｎｌｙ ｂｙ ｓｅｔｔｉｎｇ ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｖａｌｅｎｃｅ ｈａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ （～０．５ ｅＶ）ａｎｄ ｓｍａｌｊ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ（～０．１８ ｅＶ）ｔｈｅ ＨＩＴ ｓｏｌａｒ ｃｅｉｌｓ ｕｐ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ｈｉｇｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｔｏ～２３％ａｎｄ ｈａｖｅ ＳＲ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
10、ａ Ｓｉ／ｅ—Ｓｉ ＨＩＴ ｂａｎｄｅｄｇｅ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 性主要集中在导带；而Ｍｉｍｕｒａ和Ｈａｔａｎａｋａ¨３报道 １前言 ａ 的结果却是导带不连续性很小，能带不连续性主要 集中在价带。 Ｓｉ／ｃ Ｓｉ ＨＩＴ异质结太阳电池同时兼有非晶 为了对这～问题有进一步的了织，我们运用 ＡＭｅＳＥ”对不同能带构形和不同本征层厚度的ＨＩＴ 太阳电池的伏安特性，以及固定本征层厚度（１００ｎｍ） 下光谱响应对电压和温度的依赖关系进行了数值模 拟计算，并将计
11、算结果同Ｔａｎａｋａ Ｍ”１和Ｇａｌｌ 等的试验结果进行了比较。 Ｓ。““１ 硅的低温、廉价和和晶体硅的高效稳定特点，近年来 备受关注”。－。然而，对这种异质结构的一些基础 问题尚不十分清楚。例如：关于ａ－Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ界面的能 带补偿就有各种不同的报道【…。Ｃｕｎｉｏｔ和 Ｍａｒｆａｉｎｇ－４’根据溅射ａ Ｓｉ／ｅ—Ｓｉ异质结的光电子发射 测量试验得出的结论是价带基本一致，能带不连续 ① 斟家重点基础研究发腰规划（９７３）资助项目（批准号：Ｇ２００００２８２０１） ７２雪 计算中我们将迎光面的反射率设定为５％（４００～
12、 ２结构模型 图１所示为不同的能带构形，图中还标明了模 型的一些结构参数。掺杂非晶硅和本征非晶硅的光 １１００ ｎｍ波长范围），非晶硅和晶体硅的吸收系数取 自文献［８］。 ３ 结果与讨论 表１示出了计算所得三种能带构形时不同本征 电参数参见文献［？］。 箜 类型Ａ Ｆｉｇ．Ｉ 厂ｊ —］幽￡ｙ—＿ｒ一风 ｉ Ｉ 层厚度的ＨＩＴ太阳电池的短路电流密度（Ｊ。）、填 充因子（ＦＦ）、开路电压（Ｖ。）和光电转换效率（７／）等 光伏特性参数。不难看出，对于（ａ
13、价带持平），光 伏特性近乎完美，与本征层厚度几乎没有关系；对于 （ｃ）（导带持平），光伏特性又异乎寻常的差，填充因 子和光电转换效率随本征层厚度的减小而变差。无 ｏ ６８ｅｖ ： ！ ，Ｐ 类型Ｂ 上 类型Ｃ 图Ｉ三种不同的能带构形 ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｈａｎｄ ｓｔｒｕｅｔｉｏｎ 论是（ａ）还是（ｃ）都与Ｔａｎａｋａ Ｍ的实验结果不一 致，只有（ｂ）（导带补偿少许一Ｏ．１８ ｅＶ，价带补偿大 部分≈０．５ ｅＶ）与实际情况比较相符。 图２是（ｂ
14、情况下不同本征层厚度的Ｊ—Ｖ曲 缸３７．１ｉｍＡ］ｅｒａ２ 线。我们注意到，随着本征层厚度的减小，短路电流 和填充因子增加得很快，而开路电压只是约有下降。 因而当本征层厚度从１００ｎｍ减到１０ｎｍ时，光电转 换效率从一６％增至≈２３％。 艇嚣裂 ”；２３．８０％（１０ｎｍ ｉ－ａ－Ｓｋｉ ｌ） Ｊ 嘶ａ－ｓｉ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（ｒｉｍ） 鼍 ｐ ｛ ≤ － １０／１００ 矿 Ｊ 另外从图２中我们还注意到Ｊ—Ｖ曲线的ｓ形 现象，这种ｓ形Ｊ—Ｖ特
15、性在文献中也有过报道０３。 价带边的不连续性似乎是导致这种现象的主要原 因。 ．１眈ｏ／／ ／ ／ １０／４０刃／ｌｏ／。ｏ／＂／／ 菊 ， ｍ 图３示出了本征层厚度为ｉ００ ｎｍ时，（ｂ）的 图２ Ｆｉｇ．２ Ｊ—Ｖ曲线中不同厚度的卜ａ—ｓｉ层动（ｂ） Ｊ—ｖ ｃｕｒｖｅｓ ｖｅｒｓｕｓ ＨＩＴ太阳电池在３００Ｋ温度下不同偏置电压时的 光谱效应曲线。当偏置电压Ｖ一０ Ｖ时，亦即短路 情况下光生电流主要来源于非晶硅层的光吸收，而 ｄｉｆ
16、ｆｅｒｅｎｔ ｉ－ａ－Ｓｉ ｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｆｏｒ（ｂ） 叠１工 竺！至兰堡竺翌：：！！！：兰！！！！墨垦兰望兰竺竺竺竺墅！—Ｊ 晶体硅对光生电流的贡献几乎可以忽略不计，这是 谱响应的温度依赖情况。在短路条件下，亦即Ｖ一 ０Ｖ时光谱响应与温度无关，这也从另一方面说明短 路条件下的光生电流主要来自非晶硅本征层。因为 非晶硅中的载流子是场助漂移过程，与温度关系不 十分密切。然而，在一１．０Ｖ的偏压条件下，光谱响 因为晶体硅中光照产生的光生空穴难以通过由于价 带不连续性所形成的空穴势垒的阻挡而被收集。因
17、此，光生电流主要是非晶硅短波光吸收的贡献，主要 集中于４００ ７２０ ｎｍ范围；长波范围（７ｚｏ～１１００ ｎｍ） 非晶硅吸收很少，因而也就没有多少光谱响应。 应随温度而变化。随温度升高，长波段的光谱响应 增大，这是因为晶体硅中产生的光生空穴在通过价 带边势垒时是热发射过程，必然与温度有关。 以上模拟计算结果同Ｔａｎａｋａ Ｍ和Ｇａｔｌ Ｓ关于 ａ—Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ ＨＩＴ结构所报道的实验结果相一致。 Ｔａｎａｋａ 饲 ＿霉 船 最 蕊羹霉 。ｊ Ｍ在控制本
18、征非晶硅层厚度１０ ｎｍ左右获 得了高达１８％的光电转换效率，Ｇａｌｌ Ｓ通过光谱响 应和其他电学测试得出了能带不连续性主要在价带 的结论。 Ｔ＝３００Ｋ／—尹…Ｈ一． ／ ． ¨ ． ． ４结论 图８ ３００Ｋ，太阳电池组件在不同 偏压下的光谱响应 本文运用宾州大学发展的ＡＭＰＳ程序就带有 本征非晶硅层的ａ—Ｓｉ／ｃ?Ｓｉ ＨＩＴ结构进行了数值模 ａｔ Ｆｉｇ．３ Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｍｏｄｅｌｅｄ ｓｏｌａｒ
19、ｃｅｌｌ ｆｏｒ ｄｉｌｆｅｒｅｎｔ ｂｉａｓ ｖｏｌｔａｇｅｓ ３００Ｋ 拟，研究了本征层厚度以及带边补偿对其光伏特性 的影响。计算结果与Ｔａｎａｋａ Ｍ的实验结果相同。 随着反向偏压从Ｖ＝一１．０ Ｖ变到Ｖ一 一１．４Ｖ，长波（７２０～１１００ａｍ）响应增加。这是由于 ＃ｌ－自ｎ反向电压降低了由于价带不连续性所形成的势 参考文献 １ 垒使得在晶体硅中的光生空穴（７２０～１ 有效收集增加的缘故。 １００ ｎｍ）的 Ｔａｎａｋａ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ，Ｐｈｙｓ．，１９９２，
20、 ｌ：３５１８ 对比之下，在１．０ Ｖ的正向偏压时（大于开路电 压Ｖ二一０．９２７Ｖ），长波范围（７２０～１ １００ｎｒａ）的光生 ２ Ｒｉｚｚｏｌｉ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ｊ．Ｎｏｎ—Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄｓ ２００２， ２９９—３０２：１２０３～１２０７ ３ 电流却即刻加大，这是因为导带不连续性所产生的 势垒较低（ｏ．１８ ｅＶ），晶体硅中的光生电子很容易穿 过异质结区而得到收集。 Ｘｕ Ｘ，Ｙａｎｇ Ｊ，Ｂａｎｅｒｊｅｅ Ａ，ａｎｄ Ｇｕｈａ Ｓ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，１９９５，６７：２３２３
21、 ４ Ｃｕｎｉｏｔ Ｍ ａｎｄ Ｍａｒｆａｉｎｇ Ｙ．Ｐｈｉｌｏｓ．Ｍａｇ．， １９８８，Ｂ ５７：２９１ ５ Ｍｉｍｕｒａ Ｈ，Ｈａｔａｎａｋａ Ｙ。Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．，１９８７，５０：３２６ ６ Ａｒｃｈ Ｊ Ｋ．ｅｔ ａ１．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１９９１，６９： ７０５７ ７胡志华等．太阳能学报．特刊，２００３。９～１３ ８ Ｍｅｉｅｒ Ｊ，Ｄｕｈａｉｌ Ｓ?Ｃｕｐｅｒｕｓ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｊ．Ｎｏｎ－ Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｓｏｌｉ
22、ｄｓ，１９９８，２２７－２３０：１２５０ ９ ＦｏｎｔｏｎｉＡ ３１ ４～３ｌ ７ ｅｔ ａ１．ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，２００１，３８３： 图４偏压为０和～１．０Ｖ，不同温度下的太阳电池 组件光谱响应 Ｆｉｇ．４ Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｍｏｄｅｌｅｄ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｆｏｒ １０ Ｇａｌｌ Ｓ，ｅｔ ａｌ，ＭＲＳ Ｓｙｒｎｐ．Ｐｒｏｃ．，ｔ９９６，４２０： ２４Ｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｔ ｕｎｄｅｒ ０ ａｎｄ一１．０ Ｖ ｂｉａｓ ｖｏｌｔａｇｅｓ
23、１１ Ｇａｌｌ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｓ０１．Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒ．Ｓ０１．Ｃｅｌｌｓ， １９９７，４９：１Ｓ７ 图４所示为ＨＩＴ太阳电池不同偏压条件下光 五‘）．） 1本文由888ronglin贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 竺竺！兰竺兰翌：：：！ｔ！：：兰！！ｔ！！！兰垦竺竺兰竺竺竺竺墅。！ｌ一 能带不连续性对ａ—Ｓｉ／ｃ—Ｓｉ（ＨＩＴ）异质结构 光伏特性的影响① 胡志华１，２廖，．ｇ－４ｈ１ ＞－１宏伟。 曾湘波１ 徐艳月１ 孔光临
24、 １中国科学院半导体研究所，北京，１０００８３ ２云南师范大学太阳能研究所，昆明，６５００９２ 摘要：本文报道了运用ＡＭＰＳ模拟程序对ａ ＳＩ：Ｈ，／ｃ—Ｓｊ ＨＩＴ（ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｈｉｎ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｌａｙｅｒ）异质结太阳电池数值模拟结果。研究了本征层厚度以及异质界面能带不连续性对 光伏性能的影响，并与Ｔａｎａｋａ Ｍ等的试验结果进行了比较。为了解ａ—Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ界面的能带补 偿，我们还就固定本征层厚度的ＨＩＴ结构的光谱响应的电压和温度依赖关系进行了计算并同
25、 Ｇａｌｌ Ｓ等报道的试验结果也进行了比较。结果表明，只有在较小的导带补偿（～０．１８ ｅＶ）和较 大的价带补偿（～０．５ ｅＶ）时，其光伏特性和光谱响应才能同已有实验报道相符合。 关键词：ａ—Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ ＨＩＴ能带不连续性教值模拟 －／． Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｐｏｒｔｓ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ—Ｓｉ／ｃ Ｓｉ ｈｅｔｅｒｕ］ｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ａｔ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ａ
26、 Ｓｉ ｔｈｉｎ ｌａｙｅｒ（ＨＩＴ）ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＭＰＳ ｍｏｄｅｌ．ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｏｎ Ｐｅｎｎ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉ－ｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｈａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｗｅｒｅ ｅｔ ｉｍｒｅｓｌｉｇａｔｅｄ。ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｍ．Ｔａｎａｋａ ｔｏ ａ１．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｕｎｄｅｒ
27、ｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｂａｎｄ ｅｄｇｅ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕ｜ｔｉｅｓ ａｔ ａ—Ｓｉ：Ｈ／ｃ—Ｓｉ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ。ｗｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ—ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ（ＳＲ）ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｗｉｔｈ ｆｉｘｅｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（１００ ｎｍ）ｏｆ ｉ－ａ—Ｓｉ：Ｈ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｓ．Ｇａｌ
28、ｌ ｅｔ ａ１．Ｉｔ ａ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｏｎｌｙ ｂｙ ｓｅｔｔｉｎｇ ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｖａｌｅｎｃｅ ｈａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ （～０．５ ｅＶ）ａｎｄ ｓｍａｌｊ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ（～０．１８ ｅＶ）ｔｈｅ ＨＩＴ ｓｏｌａｒ ｃｅｉｌｓ ｕｐ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ｈｉｇｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｔｏ～２３％ａｎｄ ｈａｖｅ ＳＲ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
29、 ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａ Ｓｉ／ｅ—Ｓｉ ＨＩＴ ｂａｎｄｅｄｇｅ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 性主要集中在导带；而Ｍｉｍｕｒａ和Ｈａｔａｎａｋａ¨３报道 １前言 ａ 的结果却是导带不连续性很小，能带不连续性主要 集中在价带。 Ｓｉ／ｃ Ｓｉ ＨＩＴ异质结太阳电池同时兼有非晶 为了对这～问题有进一步的了织，我们运用 ＡＭｅＳＥ”对不同能带构形和不同本征层厚度的ＨＩＴ 太阳电池的伏安特性
30、以及固定本征层厚度（１００ｎｍ） 下光谱响应对电压和温度的依赖关系进行了数值模 拟计算，并将计算结果同Ｔａｎａｋａ Ｍ”１和Ｇａｌｌ 等的试验结果进行了比较。 Ｓ。““１ 硅的低温、廉价和和晶体硅的高效稳定特点，近年来 备受关注”。－。然而，对这种异质结构的一些基础 问题尚不十分清楚。例如：关于ａ－Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ界面的能 带补偿就有各种不同的报道【…。Ｃｕｎｉｏｔ和 Ｍａｒｆａｉｎｇ－４’根据溅射ａ Ｓｉ／ｅ—Ｓｉ异质结的光电子发射 测量试验得出的结论是价带基本一致，能带不连续 ① 斟家重点基础研究发腰规划（９７３）资助项目（批准号：Ｇ２００
31、００２８２０１） ７２雪 计算中我们将迎光面的反射率设定为５％（４００～ ２结构模型 图１所示为不同的能带构形，图中还标明了模 型的一些结构参数。掺杂非晶硅和本征非晶硅的光 １１００ ｎｍ波长范围），非晶硅和晶体硅的吸收系数取 自文献［８］。 ３ 结果与讨论 表１示出了计算所得三种能带构形时不同本征 电参数参见文献［？］。 箜 类型Ａ Ｆｉｇ．Ｉ 厂ｊ —］幽￡ｙ—＿ｒ一风 ｉ Ｉ 层厚度的ＨＩＴ太阳电池的短路电流密度（Ｊ。）
32、填 充因子（ＦＦ）、开路电压（Ｖ。）和光电转换效率（７／）等 光伏特性参数。不难看出，对于（ａ）（价带持平），光 伏特性近乎完美，与本征层厚度几乎没有关系；对于 （ｃ）（导带持平），光伏特性又异乎寻常的差，填充因 子和光电转换效率随本征层厚度的减小而变差。无 ｏ ６８ｅｖ ： ！ ，Ｐ 类型Ｂ 上 类型Ｃ 图Ｉ三种不同的能带构形 ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｈａｎｄ ｓｔｒｕｅｔｉｏｎ 论是（ａ）还是（ｃ）都与Ｔａｎａｋａ Ｍ的实验结果不一 致，只有（ｂ）（导带补偿少许一Ｏ．
33、１８ ｅＶ，价带补偿大 部分≈０．５ ｅＶ）与实际情况比较相符。 图２是（ｂ）情况下不同本征层厚度的Ｊ—Ｖ曲 缸３７．１ｉｍＡ］ｅｒａ２ 线。我们注意到，随着本征层厚度的减小，短路电流 和填充因子增加得很快，而开路电压只是约有下降。 因而当本征层厚度从１００ｎｍ减到１０ｎｍ时，光电转 换效率从一６％增至≈２３％。 艇嚣裂 ”；２３．８０％（１０ｎｍ ｉ－ａ－Ｓｋｉ ｌ） Ｊ 嘶ａ－ｓｉ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（ｒｉｍ） 鼍 ｐ ｛ ≤ － １０／１００ 矿
34、 Ｊ 另外从图２中我们还注意到Ｊ—Ｖ曲线的ｓ形 现象，这种ｓ形Ｊ—Ｖ特性在文献中也有过报道０３。 价带边的不连续性似乎是导致这种现象的主要原 因。 ．１眈ｏ／／ ／ ／ １０／４０刃／ｌｏ／。ｏ／＂／／ 菊 ， ｍ 图３示出了本征层厚度为ｉ００ ｎｍ时，（ｂ）的 图２ Ｆｉｇ．２ Ｊ—Ｖ曲线中不同厚度的卜ａ—ｓｉ层动（ｂ） Ｊ—ｖ ｃｕｒｖｅｓ ｖｅｒｓｕｓ ＨＩＴ太阳电池在３００Ｋ温度下不同偏置电压时的 光谱效应曲线。当偏置电压
35、Ｖ一０ Ｖ时，亦即短路 情况下光生电流主要来源于非晶硅层的光吸收，而 ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉ－ａ－Ｓｉ ｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｆｏｒ（ｂ） 叠１工 竺！至兰堡竺翌：：！！！：兰！！！！墨垦兰望兰竺竺竺竺墅！—Ｊ 晶体硅对光生电流的贡献几乎可以忽略不计，这是 谱响应的温度依赖情况。在短路条件下，亦即Ｖ一 ０Ｖ时光谱响应与温度无关，这也从另一方面说明短 路条件下的光生电流主要来自非晶硅本征层。因为 非晶硅中的载流子是场助漂移过程，与温度关系不 十分密切。然而，在一１．０Ｖ的偏压条件下，光谱响 因为晶
36、体硅中光照产生的光生空穴难以通过由于价 带不连续性所形成的空穴势垒的阻挡而被收集。因 此，光生电流主要是非晶硅短波光吸收的贡献，主要 集中于４００ ７２０ ｎｍ范围；长波范围（７ｚｏ～１１００ ｎｍ） 非晶硅吸收很少，因而也就没有多少光谱响应。 应随温度而变化。随温度升高，长波段的光谱响应 增大，这是因为晶体硅中产生的光生空穴在通过价 带边势垒时是热发射过程，必然与温度有关。 以上模拟计算结果同Ｔａｎａｋａ Ｍ和Ｇａｔｌ Ｓ关于 ａ—Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ ＨＩＴ结构所报道的实验结果相一致。 Ｔａｎａｋａ 饲
37、 ＿霉 船 最 蕊羹霉 。ｊ Ｍ在控制本征非晶硅层厚度１０ ｎｍ左右获 得了高达１８％的光电转换效率，Ｇａｌｌ Ｓ通过光谱响 应和其他电学测试得出了能带不连续性主要在价带 的结论。 Ｔ＝３００Ｋ／—尹…Ｈ一． ／ ． ¨ ． ． ４结论 图８ ３００Ｋ，太阳电池组件在不同 偏压下的光谱响应 本文运用宾州大学发展的ＡＭＰＳ程序就带有 本征非晶硅层的ａ—Ｓｉ／ｃ?Ｓｉ ＨＩＴ结构进行了数值模 ａｔ
38、 Ｆｉｇ．３ Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｍｏｄｅｌｅｄ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｆｏｒ ｄｉｌｆｅｒｅｎｔ ｂｉａｓ ｖｏｌｔａｇｅｓ ３００Ｋ 拟，研究了本征层厚度以及带边补偿对其光伏特性 的影响。计算结果与Ｔａｎａｋａ Ｍ的实验结果相同。 随着反向偏压从Ｖ＝一１．０ Ｖ变到Ｖ一 一１．４Ｖ，长波（７２０～１１００ａｍ）响应增加。这是由于 ＃ｌ－自ｎ反向电压降低了由于价带不连续性所形成的势 参考文献 １ 垒使得在晶体硅中的光生空穴（７２０～１ 有效收集增加的缘故。 １００ ｎｍ
39、的 Ｔａｎａｋａ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ，Ｐｈｙｓ．，１９９２， ｌ：３５１８ 对比之下，在１．０ Ｖ的正向偏压时（大于开路电 压Ｖ二一０．９２７Ｖ），长波范围（７２０～１ １００ｎｒａ）的光生 ２ Ｒｉｚｚｏｌｉ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ｊ．Ｎｏｎ—Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄｓ ２００２， ２９９—３０２：１２０３～１２０７ ３ 电流却即刻加大，这是因为导带不连续性所产生的 势垒较低（ｏ．１８ ｅＶ），晶体硅中的光生电子很容易穿 过异质结区而得到收集。 Ｘｕ Ｘ，Ｙａｎｇ Ｊ，Ｂａｎｅｒｊ
40、ｅｅ Ａ，ａｎｄ Ｇｕｈａ Ｓ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，１９９５，６７：２３２３ ４ Ｃｕｎｉｏｔ Ｍ ａｎｄ Ｍａｒｆａｉｎｇ Ｙ．Ｐｈｉｌｏｓ．Ｍａｇ．， １９８８，Ｂ ５７：２９１ ５ Ｍｉｍｕｒａ Ｈ，Ｈａｔａｎａｋａ Ｙ。Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．，１９８７，５０：３２６ ６ Ａｒｃｈ Ｊ Ｋ．ｅｔ ａ１．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１９９１，６９： ７０５７ ７胡志华等．太阳能学报．特刊，２００３。９～１３ ８ Ｍｅｉｅｒ Ｊ，Ｄ
41、ｕｈａｉｌ Ｓ?Ｃｕｐｅｒｕｓ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｊ．Ｎｏｎ－ Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｓ，１９９８，２２７－２３０：１２５０ ９ ＦｏｎｔｏｎｉＡ ３１ ４～３ｌ ７ ｅｔ ａ１．ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，２００１，３８３： 图４偏压为０和～１．０Ｖ，不同温度下的太阳电池 组件光谱响应 Ｆｉｇ．４ Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｍｏｄｅｌｅｄ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｆｏｒ １０ Ｇａｌｌ Ｓ，ｅｔ ａｌ，ＭＲＳ Ｓｙｒｎｐ．Ｐｒｏｃ．，ｔ９９６，４２０： ２４Ｓ ｄ
42、ｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｔ ｕｎｄｅｒ ０ ａｎｄ一１．０ Ｖ ｂｉａｓ ｖｏｌｔａｇｅｓ １１ Ｇａｌｌ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｓ０１．Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒ．Ｓ０１．Ｃｅｌｌｓ， １９９７，４９：１Ｓ７ 图４所示为ＨＩＴ太阳电池不同偏压条件下光 五‘）．） 1本文由888ronglin贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 竺竺！兰竺兰翌：：：！ｔ！：：兰！！ｔ！！！兰垦竺竺兰竺竺竺竺墅。！ｌ一 能带不连续性对ａ—Ｓｉ／ｃ—Ｓｉ（ＨＩＴ）异质结构 光伏特性的影
43、响① 胡志华１，２廖，．ｇ－４ｈ１ ＞－１宏伟。 曾湘波１ 徐艳月１ 孔光临 １中国科学院半导体研究所，北京，１０００８３ ２云南师范大学太阳能研究所，昆明，６５００９２ 摘要：本文报道了运用ＡＭＰＳ模拟程序对ａ ＳＩ：Ｈ，／ｃ—Ｓｊ ＨＩＴ（ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｈｉｎ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｌａｙｅｒ）异质结太阳电池数值模拟结果。研究了本征层厚度以及异质界面能带不连续性对 光伏性能的影响，并与Ｔａｎａｋａ Ｍ等的试验结果进行了比较。为了解ａ—Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ界面的能带补
44、 偿，我们还就固定本征层厚度的ＨＩＴ结构的光谱响应的电压和温度依赖关系进行了计算并同 Ｇａｌｌ Ｓ等报道的试验结果也进行了比较。结果表明，只有在较小的导带补偿（～０．１８ ｅＶ）和较 大的价带补偿（～０．５ ｅＶ）时，其光伏特性和光谱响应才能同已有实验报道相符合。 关键词：ａ—Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ ＨＩＴ能带不连续性教值模拟 －／． Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｐｏｒｔｓ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ—Ｓｉ／ｃ Ｓｉ ｈｅｔｅｒｕ］ｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ
45、 ａｔ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ａ Ｓｉ ｔｈｉｎ ｌａｙｅｒ（ＨＩＴ）ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＭＰＳ ｍｏｄｅｌ．ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｏｎ Ｐｅｎｎ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉ－ｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｈａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｗｅｒｅ ｅｔ ｉｍｒｅｓｌｉｇａｔｅｄ。ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｐｏｒｔｅｄ
46、 ｂｙ Ｍ．Ｔａｎａｋａ ｔｏ ａ１．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｂａｎｄ ｅｄｇｅ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕ｜ｔｉｅｓ ａｔ ａ—Ｓｉ：Ｈ／ｃ—Ｓｉ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ。ｗｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ—ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ（ＳＲ）ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｗｉｔｈ ｆｉｘｅｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（１００ ｎｍ）ｏｆ ｉ－ａ—Ｓｉ：Ｈ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ
47、 ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｓ．Ｇａｌｌ ｅｔ ａ１．Ｉｔ ａ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｏｎｌｙ ｂｙ ｓｅｔｔｉｎｇ ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｖａｌｅｎｃｅ ｈａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ （～０．５ ｅＶ）ａｎｄ ｓｍａｌｊ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｏｆｆｓｅｔ（～０．１８ ｅＶ）ｔｈｅ ＨＩＴ ｓｏｌａｒ ｃｅｉｌｓ ｕｐ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ｈｉｇｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃ
48、ｉｅｓ ｔｏ～２３％ａｎｄ ｈａｖｅ ＳＲ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａ Ｓｉ／ｅ—Ｓｉ ＨＩＴ ｂａｎｄｅｄｇｅ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 性主要集中在导带；而Ｍｉｍｕｒａ和Ｈａｔａｎａｋａ¨３报道 １前言 ａ 的结果却是导带不连续性很小，能带不连续性主要 集中在价带。 Ｓｉ／ｃ Ｓｉ ＨＩＴ异质结太阳电池同时兼有非晶 为了对这～问题有进一步的
49、了织，我们运用 ＡＭｅＳＥ”对不同能带构形和不同本征层厚度的ＨＩＴ 太阳电池的伏安特性，以及固定本征层厚度（１００ｎｍ） 下光谱响应对电压和温度的依赖关系进行了数值模 拟计算，并将计算结果同Ｔａｎａｋａ Ｍ”１和Ｇａｌｌ 等的试验结果进行了比较。 Ｓ。““１ 硅的低温、廉价和和晶体硅的高效稳定特点，近年来 备受关注”。－。然而，对这种异质结构的一些基础 问题尚不十分清楚。例如：关于ａ－Ｓｉ／ｃ－Ｓｉ界面的能 带补偿就有各种不同的报道【…。Ｃｕｎｉｏｔ和 Ｍａｒｆａｉｎｇ－４’根据溅射ａ Ｓｉ／ｅ—Ｓｉ异质结的光电子发射 测量试验得出的结论是价带基本一致，
50、能带不连续 ① 斟家重点基础研究发腰规划（９７３）资助项目（批准号：Ｇ２００００２８２０１） ７２雪 计算中我们将迎光面的反射率设定为５％（４００～ ２结构模型 图１所示为不同的能带构形，图中还标明了模 型的一些结构参数。掺杂非晶硅和本征非晶硅的光 １１００ ｎｍ波长范围），非晶硅和晶体硅的吸收系数取 自文献［８］。 ３ 结果与讨论 表１示出了计算所得三种能带构形时不同本征 电参数参见文献［？］。 箜 类型Ａ Ｆｉｇ．Ｉ 厂ｊ —］幽￡
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