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导电聚合物聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate),PEDOT:PSS)制备工艺简单,电导率高,功函数可调,呈类P型半导体特性。Si/PEDOT:PSS异质结叉指型背接触(interdigitated back contact)太阳电池结合了晶体硅优异的电学性能和有机聚合物基于溶液法的低温制备工艺,避免了前表面电极的遮光损失,是高效率低成本太阳电池的发展方向之一。目前,该太阳电池的研究仍处于起步阶段,合理的太阳电池结构参数是获得高转换效率的前提和基础。本文在介绍太阳电池基本原理和异质结相关理论的基础上,采用Silvaco-TCAD仿真软件建立Si/PEDOT:PSS异质结IBC太阳电池二维结构模型,在标准光照条件下对太阳电池的特性进行了仿真模拟。分析了 n型硅衬底参数、PEDOT:PSS层参数、背表面几何尺寸、背表面界面态密度和TiOx钝化层对Si/PEDOT:PSS异质结IBC太阳电池性能的影响。主要结果如下:(1)硅衬底厚度和掺杂浓度是影响太阳电池转换效率的重要因素之一。衬底厚度为120-150μm、掺杂浓度为5×1016 cm-3时,该太阳电池可获得较高的转换效率,其中衬底厚度为150 μm时,转换效率为21.77%。(2)PEDOT:PSS层参数是影响Si/PEDOT:PSS异质结IBC太阳电池性能的关键因素之一。PEDOT:PSS层的电导率为1000 S/cm、层厚大于150 nm时,该太阳电池具有较高的转换效率;增大PEDOT:PSS功函数可以提高电池转换效率,但功函数过大将在Si/PEDOT:PSS界面价带处形成空穴势垒,阻碍空穴传输,使转换效率降低。当PEDOT:PSS功函数为5.2 eV时,电池获得最大转换效率为22.61%。(3)背表面结构的几何尺寸与Si/PEDOT:PSS异质结IBC太阳电池的性能密切相关,模拟分析结果表明,阴极宽度为30 μm,间隔区宽度为15 μm,PEDOT:PSS层宽度取值范围为2500-3000 μm时,电池获得了较高的转换效率。界面态密度是影响太阳电池性能的一个重要因素,当Si/PEDOT:PSS界面态密度在1×1010 eV-1cm-2-1 ×1013 eV-1cm-2范围内变化时,太阳电池的转换效率从21.87%降至8.39%,应钝化界面、降低界面态密度。(4)具有合适电子亲和能和掺杂浓度的TiOx能对Si/PEDOT:PSS异质结IBC太阳电池硅衬底前表面和阴极/硅衬底界面进行有效钝化。当电子亲和能为4.0 eV,掺杂浓度为1×1018 cm-3时,TiOx背面场的存在使载流子复合有效减少,Si/PEDOT:PSS异质结IBC太阳电池获得的最高转换效率为23.87%,相比不含TiOx背面场时22.61%的转换效率提高了5.57%。