多元硫化物Cd0.5Zn0.5S和氧化亚铜Cu2O载流子迁移率较大,且其制作工艺相对于传统的电子传输层和空穴传输层更为简单,因此这两种材料在钙钛矿太阳电池中具有很好的应用潜力。本文利用SCAPS-1D软件对以Cu2O和Cd0.5Zn0.5S为传输层、以铅基卤化物钙钛矿为吸收层的太阳电池进行模拟,主要研究了该器件的材料厚度、掺杂浓度、禁带宽度等因素对太阳电池性能的影响。结果表明: 当光吸收层(CH3NH3PbI3)厚度开始增大时电池性能逐渐提高,但是增大到一定厚度时,电池性能下降,光吸收层的最佳厚度为400 nm; 当光吸收层的缺陷态密度小于1.0×1014 cm-3时,缺陷态密度对电池性能的影响比较小; 此外,铅基卤化物钙钛矿的禁带宽度对电池性能有重要影响,最佳禁带宽度为1.5 eV左右。通过模拟,得到了优化后的性能参数为: 开路电压为1.010 V,短路电流密度为31.30 mA/cm2,填充因子为80.01%,电池转换效率为25.20%。因此,Cu2O/CH3 NH3PbI3/Cd0.5Zn0.5S钙钛矿太阳电池是一种很有发展潜力的光伏器件。

硫化亚锡(SnS)是一种Ⅳ-Ⅵ族层状化合物半导体材料, 其禁带宽度与太阳能电池最佳带隙1.5 eV非常接近, 并且在可见光范围内光的吸收系数很大(α>104 cm-1), 因此SnS是一种很有应用前景的材料。本文利用太阳能电池模拟软件wxAMPS模拟了MoS2/SnS异质结太阳能电池, 主要研究SnS吸收层的厚度、掺杂浓度和缺陷态等因素对太阳能电池性能的影响。研究发现: SnS吸收层最佳厚度为2 μm, 最佳掺杂浓度为1.0×1015 cm-3; 同时高斯缺陷态浓度超过1.0×1015 cm-3时, 电池各项性能参数随着浓度的增加而减小, 而带尾缺陷态超过1.0×1019 cm-3·eV-1时, 电池性能才开始下降; 其中界面缺陷态对太阳能电池影响比较严重, 界面缺陷态浓度超过1.0×1012 cm-2时, 开路电压、短路电流、填充因子和转换效率迅速下降。另外, 通过模拟获得的转换效率高达24.87%, 开路电压为0.88 V, 短路电流为33.4 mA/cm2。由此可知, MoS2/SnS异质结太阳能电池是一种很有发展潜力的光伏器件结构。

以SiH4和H2作为气源, 采用热丝化学气相沉积法制备a-Si∶H薄膜钝化c-Si表面, 采用准稳态光电导法和I-V法分析了工艺参数对钝化效果的影响, 采用C-V法和深能级瞬态谱法对钝化后硅片表面的缺陷态进行测试。实验结果表明, 在频率为200 kHz时, 表面复合速率为54 cm/s的硅片的表面缺陷态密度为1.02×1011 eV-1·cm-2, 固定电荷密度为6.12×1011 cm-2; 本征a-Si∶H对硅片表面的钝化效果是由该薄膜在硅片表面引入的氢对应的键终止以及由其引入的固定电荷形成的场钝化效应共同决定的; 本征a-Si∶H钝化后硅片表面的深能级缺陷特征是电子陷阱, 激活能、俘获截面以及缺陷浓度分别为-0.235 eV、1.8×10-18 cm2、4.07×1013 cm-3。

杂质光伏太阳电池是一种能够利用那些能量小于禁带宽度的太阳光子以提高电池转换效率的新型太阳电池。利用数值方法研究在硅电池中掺入碳杂质以形成杂质光伏太阳电池, 分析掺碳对电池性能的影响。结果表明:利用杂质光伏效应掺入碳杂质能够增加子带光子的吸收, 使得电池转换效率提高约2%;转换效率的提高在于电池的红外光谱响应的延展。由此可以得出: 利用杂质光伏效应在硅电池中掺碳形成杂质光伏太阳电池是一种能够提高电池转换效率的新途径。

利用杂质光伏效应能够使太阳电池充分利用那些能量小于禁带宽度的太阳光子,从而提高电池的转换效率.为了更好地利用杂质光伏效应提高砷化镓太阳电池的转换效率, 本文利用数值方法研究在砷化镓太阳电池中掺入镍杂质以形成杂质光伏太阳电池, 分析掺镍对电池的短路电流密度、开路电压以及转换效率的影响; 同时, 探讨电池的陷光结构对杂质光伏太阳电池器件性能的影响.结果表明:利用杂质光伏效应掺入镍杂质能够增加子带光子的吸收, 使得电池转换效率提高3.32%; 转换效率的提高在于杂质光伏效应使电池的红外光谱响应得到扩展; 另外, 拥有良好的陷光结构是取得好的杂质光伏效应的关键.由此得出：在砷化镓太阳电池中掺镍形成杂质光伏太阳电池是一种能够提高砷化镓太阳电池转换效率的新方法.