近年来，HIT(heterojunction with intrinsic thin-layer)结构太阳能电池由于具有转化效率高和可低温生产等优点获得了广泛的关注，但是转化原材料成本高、生产技术条件苛刻和缺陷态控制等问题制约了其进一步的发展。本文采用AFORS-HET软件模拟了ZnO(n)/ZnSe(i)/c-Si(p)异质结太阳电池结构吸收层掺杂浓度、缺陷密度和界面缺陷态密度等参数对该结构短路电流、开路电压、填充因子和光电转换效率的影响。优化后的结果显示，当吸收层掺杂浓度为1×1021 cm-3，ZnO层和c-Si层缺陷密度小于1017 cm-3时，ZnSe/c-Si界面缺陷密度小于1025 cm-3时，该结构太阳能电池光电转换效率可达24.29%。

为了提高GaSb热光伏电池的转换效率，在电池结构中引入p+-GaSb窗口层，研究了生长基底、衬底温度和反应物源温度对p+-GaSb薄膜性能的影响，并优化了电池结构中p+-GaSb窗口层的厚度和掺杂浓度。实验结果表明，生长基底和温度等制备参数影响着p+-GaSb薄膜的结构特性和电学特性，而且，较薄的高掺杂p+-GaSb层有利于提高电池性能。通过测试和仿真，热光伏电池的转换效率达到9.49%(AM1.5测试)和20.34%(AFORS-HET仿真)。

设计了单层 MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+) 异质结太阳能电池结构, 采用AFORS-HET模拟软件模拟了背场层的带隙、掺杂浓度和缺陷密度等参 数对开路电压、短路电流、填充因子和转化效率的影响。结果显示, 背场层带隙在 1.5~1.7 eV 之间, 背场层的掺杂浓度大于 1×1018 cm-3 时, 该结构的太 阳能电池有比较稳定的表现。缺陷密度增加时, 太阳能电池效率随着缺陷密度的对数线性减小, 当控制缺陷密度在1011 cm-3以下时, 可以获得大于24.10%的 转化效率, 缺陷密度为 109 cm-3时, 可以获得最高29.08%的转换效率。最后研究了背场层对该结构太阳能电池的作用, 结果显示有效控制缺陷密度时, 背场 层的添加对电池效率的提升很明显。

使用AFORS-HET软件模拟研究HIT太阳电池能带结构, 讨论了发射区p型反转层的形成及影响因素, 及其对电池性能的影响。结果表明: 在n型单晶硅内, 与p型非晶硅异质结界面处, 形成p型反转层;p-Si∶H的掺杂浓度可调节费米能级位置, 进而影响反转层的形成。HIT电池类似于p-n同质结电池, p型反转层作为太阳电池发射层, 对太阳电池的性能起决定性作用。

运用AFORS-HET软件对TCO/β-FeSi2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)型太阳能电池各层结构之间的能带匹配进行了模拟。模拟结果表明，透明导电氧化膜与n型层间的能带匹配对太阳能电池的转化效率、开路电压和填充因子有较大影响，可以通过能带匹配有效地提高太阳能电池的转化效率。导带补偿会阻碍少数载流子的输运，界面态会加快少数载流子在界面的复合，降低导带失配，从而有利于提高太阳能电池的转化效率。衬底与背场的界面电场可以提高太阳能电池的转化效率。

用AFORS-HET软件对β-FeSi2(n) /c-Si(p)太阳能电池的发射层进行了梯度掺杂模拟，并研究了发射区掺杂总量相同时梯度掺杂和均匀掺杂对电池转化效率的影响。分别讨论了梯度掺杂时发射区的能带、发射区的浓度差、发射区的层数对电池转化效率的影响。实验结果表明，发射区梯度掺杂可以明显提高电池转化的效率。随着发射区各层浓度比的增大，电池转化效率先增大后保持不变；随着发射区层数的增加，电池转化效率先增大后保持不变；随着发射区厚度的增加，电池转化效率逐渐降低。梯度掺杂电池转化效率的提高总量远大于因梯度发射区过厚造成的电池转化效率的降低总量。

运用AFORS-HET软件对β-FeSi2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)HIT型异质结太阳能电池的性能进行了模拟，并对各层参数进行了优化。模拟结果表明，在FeSi2(n)/c-Si(p)结构上加上本征层和背场，能显著地提高电池的性能。加入缺陷并优化各项参数后，电池的最后参数为VOC=647.7 mV, JSC=42.29 mA·cm-2, FF=75.32%, EFF=20.63%, β-FeSi2(n)/c-Si(p)太阳能电池的效率提高了2.3%。

运用AFORS-HET软件对结构为TCO/ a-Si:H(n)/ a-Si:H(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)/Ag的太阳能电池的能带匹配进行了模拟。结果表明: TCO功函数与n层带隙宽度的匹配对于电池的填充因子与转换效率有较大影响。本征层与衬底之间的界面态使得电池的各项参数均降低,而两层之间价带补偿的增大可减弱界面态对于电池性能的影响。背场提高电池性能的主要原因是通过背场与衬底之间的电场来实现的,与两者之间的能带补偿关系不大。

用AFORS-HET软件分析了透明导电氧化膜(Transparent Conductive Oxide, TCO)的功函数对c-Si:H(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池性能的影响。模拟结果表明, 透明导电氧化膜的功函数会强烈影响太阳能电池的性能如Voc和FF。当透明导电氧化膜的功函数在TCO/c-Si:H(n)界面小于4.4 eV、c-Si:H(n)发射层的厚度为6 nm, 透明导电氧化膜的功函数在c-Si:H(p+)/TCO界面大于5.2 eV且透明导电氧化膜为ZnO时, 模拟的具有纹理结构的TCO/c-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(i)/c-Si:H(p+)/TCO太阳能电池的转换效率达到了23.78%(Voc:758.6 mV,Jsc :40.94mA/cm2,FF :76.58%)。这表明c-Si:H(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池的性能与透明导电氧化膜的功函数紧密相关, 通过透明导电氧化膜的功函数可以提高太阳能电池的效率。

通过仿真软件AFORS-HET对a-Si∶H(p)/i-a-Si∶H/c-Si(n)异质结太阳能电池的光伏特性进行分析及优化, 主要对比了a-Si∶H(p)层的均匀掺杂和表面掺杂浓度D1=1×1020 cm-3>界面掺杂浓度D2=4×1019 cm-3的梯度掺杂情况时的光伏特性, 实现了在梯度掺杂时22.32%的光电转换效率。与均匀梯度掺杂相比, 发射层的梯度掺杂除了引入一个附加电场, 还优化了能带结构、光谱响应、表面复合速率。结果表明, 梯度掺杂可以有效地改善电池的光电转换性能。