采用Silvaco TCAD模拟器对微晶硅叠层太阳电池的性能研究

摘要： 本文研究了微晶硅叠层太阳能电池（非晶硅：氢化非晶硅/a-Si:H/微晶硅：氢化微晶硅/μc-Si:H）在串联（两端：2T）和独立（四端：4T）电连接方式下的数值模拟。研究采用Silvaco TCAD仿真软件进行，同时考虑了标准全球太阳光谱（AM1.5G）下工作的电池初始（未退化或退火）状态与光致退化状态（非晶硅中著名的Staebler-Wronski效应）。在两个子电池的本征（i）层厚度及载流子迁移率的影响下，对2T和4T器件进行了优化。通过增加两个子电池的i层厚度，2T微晶叠层电池显示出最优转换效率??分别为10%（初始状态）和7.77%（退化状态）。4T结构在初始状态下表现出相对更好的??值10.94%，退化后仅降至9.59%。通过提高自由载流子迁移率（尤其是顶部电池i层），进一步改善了2T和4T电池的输出参数。由此4T器件也实现了更优的??值，初始状态达12.31%，退化后仅降至11.43%。而2T结构达到的改进效率分别为初始状态11.87%和退化状态10.41%。