【摘 要】
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过渡金属二硫化物(TMDs,Transition Metal Disulfide)中的二硫化钼(MoS_2)由于其卓越的化学性质和物理性质已经成为新型半导体材料及新能源领域中重要的发展方向之一。在太阳能电池材料中加入MoS_2可以明显提高太阳能电池的性能,MoS_2既可以用做电子传输层、空穴传输层,也可以做界面层和保护层,合理的使用MoS_2可以提高太阳能电池的转化效率。本文设计了一种新型异质结太
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过渡金属二硫化物(TMDs,Transition Metal Disulfide)中的二硫化钼(MoS2)由于其卓越的化学性质和物理性质已经成为新型半导体材料及新能源领域中重要的发展方向之一。在太阳能电池材料中加入MoS2可以明显提高太阳能电池的性能,MoS2既可以用做电子传输层、空穴传输层,也可以做界面层和保护层,合理的使用MoS2可以提高太阳能电池的转化效率。本文设计了一种新型异质结太阳能电池结构模型,即MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)结构,利用异质结太阳能电池模拟软件-AFORS-HET软件对新型结构内各层参数进行模拟与优化。用AFORS-HET软件模拟了MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)结构上添加Zn O和Ag电极与ITO和Ag电极两种情况下的太阳能电池性能,发现电极材料对该新型异质结结构并没有很大的影响。与MoS2(n)/c-Si(p)型太阳能电池和MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)型太阳能电池结构作对比,结果表明,在加入本征层和背场之后,异质结太阳能电池性能有了明显的改善。利用AFORS-HET软件将MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)结构中的发射层厚度、发射层的掺杂浓度、本征层厚度、吸收层掺杂浓度、背场厚度、背场带隙、背场掺杂浓度、发射层和吸收层的缺陷态等参数,以及加入外界条件包括温度的变化,分别在加电极和不加电极的情况下进行模拟,分析它们的变化对该结构性能的影响。通过AFORS-HET软件对该结构进行模拟并得到各层参数的最佳性能取值。经过模拟分析,得到如下结论:MoS2发射层厚度是单层0.65 nm的MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)异质结太阳能电池的性能要更加优越;当温度是300 K和350 K时,背场的厚度对该结构没有影响;当缺陷态在1011cm-3之内时,太阳能电池的性能较好,该异质结太阳能电池在实际中应该尽量减少缺陷态的产生。经过对各层参数详细模拟与优化之后,在加电极情况下,当温度是250 K时,其转换效率达到了23.06%;当温度是300 K时,其转换效率是21.05%;当温度是350 K时,其转换效率是18.91%。不加电极的MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)异质结太阳能电池在温度是250 K时,其转换效率是34.37%;温度是300 K时,其转换效率是31.14%;温度是350 K时,其转换效率是27.91%。本论文的模拟研究结果对以后的含有MoS2的异质结太阳能电池的研究和其实际生产提供了一定的理论依据,具有一定的理论与现实意义。
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