太阳能电池毕业设计

太阳能电池毕业设计

【篇一：太阳能电池模拟毕业论文】

湖北大学

本科毕业论文（设计）

题目新型硅基薄膜太阳能电池器件的设计与模拟

姓名彭真学号2006221105220021

专业年级06 电科

指导教师高云职称教授

2010年 5 月 5 日

目录

绪论 (1)

1 光伏太阳能电池的原理 (2)

1.1 光电池的电流电压特性 (2)

1.2 描述太阳能电池的参数 (3)

1.3 影响太阳电池转换效率的因素 (4)

2 模拟软件amps-1d的介绍 (6)

3 单晶硅太阳能电池的设计与模拟 (8)

3.1 单晶硅太阳能电池的研究概况及单晶硅性质 (8)

3.2 设计与模拟结果 (9)

3.2.1 单晶硅的性能参数 (9)

3.2.2 单结型改变厚度 (9)

3.2.3 单结型改变掺杂浓度 (12)

3.2.4 改变结构 (13)

3.3 结论 (14)

4 多晶硅太阳能电池的设计与模拟 (15)

4.1 多晶硅太阳能电池的研究概况及多晶硅性质 (15)

4.2 设计与模拟结果 (15)

4.2.1 多晶硅的性能参数 (15)

4.2.2 单结型改变厚度 (16)

4.2.3 改变掺杂浓度 (18)

4.2.4 改变结构 (20)

4.3 结论 (21)

5 非晶硅太阳能电池的设计与模拟 (21)

5.1 非晶硅太阳能电池的研究概况及非晶硅性质 ..........................

21

5.2 设计与模拟结果 (23)

5.2.1 非晶硅的性能参数 (23)

5.2.2 p-i-n型设计与模拟 (23)

5.2.3 改变结构 (29)

5.3 结论 (30)

总结 (31)

参考文献 (32)

新型硅基薄膜太阳能电池器件的设计与模拟

摘要

本论文首先介绍了太阳能电池的光伏原理及其发展概况，并采用amps-1d软件模拟分析了单晶硅、多晶硅、和非晶硅太阳能电池的

光伏特性与器件结构的关系。通过采取pn结和pin结两种基本结构，改变各层厚度和掺杂浓度，研究厚度和掺杂对太阳能电池转化效率、填充因子、短路电流以及开路电压的影响。通过优化提出最佳电池

结构设计。

【关键词】硅基太阳能电池模拟 amps-1d

the modelling and simulation of new-type

silicon-based solar cell

abstract

this thesis briefly introduced the basic pv mechanism and the development in pv cell. amps-1d software was utilized to simulate the photovoltaic property of various device structures for single crystal si, poly-si and amorphous si solar cell. all the parameters used in the simulations were obtained from the reported experimental data. the basis structures were pn and

pin diodes. by varing the thickness and the doping concentration of various layers, the photoelectric conversation efficiency, fill factor, short circuit current and open circuit voltage were studied. the best conversation efficiencies were obtained by optimizing the device structures.

【key words】 silicon-based solar cell, modelling, amps-1d simulation

绪论

自从1983年法国人贝克勒尔发现“光生伏特效应”以来，历经100

多年的发展，太阳能电池技术已经发展成为了一个相当庞大的学科，同时伴随着产生了一个相当庞大的产业链。

从产生技术的成熟度来区分，太阳能电池可以分成：

第一代太阳能电池：晶体硅太阳能电池

第二代太阳能电池：各种薄膜太阳能电池，包括：非晶硅薄膜太

阳能电池（a-si）、碲

化铬太阳电池（cdte）、铜铟镓硒太阳电池（cigs）、砷化镓太阳

电池、纳米二氧化钛

染料敏化太阳能电池。

第三代太阳电池：各种叠层太阳能电池、热光伏电池（tpv）、量

子阱及量子点的超晶

格太阳电池、中间带太阳电池、上转换太阳电池、下转化太阳电池、热载流子太阳电

池、碰撞离化太阳电池等新概念太阳电池。

其中，第一代太阳电池已经进入大规模产业化阶段，有部分种类已

经实现量产，但是技术成熟程度还有待提高。第三代太阳电池是向

着超高效率的方向努力，具备真正突破现有技术瓶颈的概念，但是

目前这种电池还只是停留在概念及理论设计阶段，甚至没有成型的

产品问世。

太阳电池从所使用的材料来区分，又可区分为：

硅基太阳电池：以硅材料为基本材质，其中包括：单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池、纳米硅薄膜太阳电池、微

晶硅薄膜太阳电池、非晶硅/晶体硅异质结太阳电池。Ⅱ-Ⅵ族材料太

阳电池：cdte太阳电池、cigs太阳电池。

Ⅲ-Ⅴ族太阳电池：gaas系列多结太阳电池、热光伏太阳电池。

染料敏化太阳电池：主要利用染料对于太阳电池光谱吸收的可变性，与二氧化钛材料组装在一起，制备成可供多种吸收波段的太阳电池

器件。

有机材料电池：正在开发使用有机材料制备出类似叶绿素的太阳电池。

如果从来料方面来评价太阳电池在未来的地位，人们有理由认为，

只有硅基材料的太阳能电池在未来最有可持续性。因为硅在地球上

的丰度为26%，仅次于氧属于世界上第二丰富的材料，相比之下其

他电池相关材料的丰度都有限，难以在太阳电池产业中形成支配性