凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2024年9月2日
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标题: 高效晶体硅太阳能电池的表征与优化
标题: Characterization and optimization of high-efficiency crystalline silicon solar cells
摘要: 由于基于硅的太阳能电池(SCs)在实验室条件下的光电转换效率$\eta$接近理论基本极限,进一步提高其性能需要通过理论建模和/或数值模拟来优化太阳能电池的参数和设计。 描述了现有用于建模和优化高效单晶硅(c-Si)太阳能电池关键参数的数值方法,单晶硅是光伏领域的主要材料。 研究表明,除了通常考虑的四种复合过程,即Shockley-Read-Hall、表面、辐射以及带间Auger复合机制外,还需要包括非辐射激子Auger复合和空间电荷区(SCR)中的复合。 为了开发分析太阳能电池表征的形式化方法,我们提出了一种简单的表达式来模拟接近吸收边界的光电流外部量子效率(EQE)与波长的依赖关系。 基于这种参数化方法,所发展的理论允许计算和优化基区厚度相关的短路电流、开路电压以及太阳能电池的光电转换效率。 我们证明了优化太阳能电池参数(特别是厚度和基区掺杂水平)的方法是准确的,并且通过文献中报道的两种硅太阳能电池进行了验证,一种效率为26.7%,另一种达到创纪录的26.81%。 结果显示,所发展的形式化方法允许进一步优化太阳能电池的厚度和掺杂水平,从而进一步提高太阳能电池的效率至更高的值。
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