基于ZnTe:O中间带高效太阳电池的数值模拟
本文通过理论研究的方法对ZnTe:O中间带材料的性能进行研究,发现该材料很适合作为太阳能电池的光吸收层.在此基础上,进一步研究由ZnTe:O中间带材料制备出的太阳能电池,包括光生载流子、载流子的输运和复合、太阳能电池物理模型的建立及优化制造.紧接着,本文采用X射线光电子能谱对ZnTe:O材料的制备过程的描述及其化学特性与光电性能的研究发现该样品对光有很好的吸收能力,与传统ZnTe材料相比,对小于材料带隙的光谱的吸收范围明显增大,表明ZnTe:O材料更适合作为太阳电池的吸收层.本文最后在之前研究基础上设计出以ZnTe:O为吸收层的太阳电池的物理模型,并对该模型的太阳电池的影响因素及性能进行分析,发现:与ZnTe材料的太阳电池相比,ZnTe:O中间带电池确实具有较高的转换效率,短路电流约为前者的两倍左右.但是,由于在该物理模型中由于生产工艺及电池结构的原因,其总体转换效率并不高,但这并不表明ZnTe:O材料不适合作为太阳电池材料.因此,本文对ZnTe:O材料的太阳电池进行优化设计,并利用Burgelman等人开发的太阳电池电容模拟软件(SCAPS)对该结构的电池各性能进行测试,发现:(1)将ZnTe:O材料作为本征层时,电池的性能参数远远优于无本征层和本征层为ZnTe时;(2)不同掺杂类型的ZnTe:O本征层通过改变费米能级在中间带的位置影响太阳电池的性能参数,模拟计算结果显示:n型ZnTe:O作为本征层时短路电流密度JSc及电池效率分别为52.39 mA/cm2和61.58%,远高于p型ZnTe:O结构太阳电池.
- 作者：
- 蒋建彗
- 学位授予单位：
- 安徽理工大学
- 专业名称：
- 电路与系统
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 吴孔平
- 中图分类号：
- TM914.4
- 关键词：
- 中间带；ZnTe:O；材料带隙；电池效率；SCAPS
- intermediate band； ZnTe:O； material bandgap； cell efficiency； SCAPS