基于wx-AMPS的锑基双结叠层太阳电池的模拟优化
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作者:
作者单位:

(1.国网内蒙古东部电力有限公司,内蒙古 呼和浩特 010020; 2.东北电力大学 电气工程 学院 化学工程学院,吉林 吉林 132012; 3.国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司 ,内蒙古 赤峰 024000)

作者简介:

曹宇(1986-),男,博士,副教授,硕士生导师,主要从 事薄膜光电子材料与器件、硒化锑太阳电池方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金项目(51772049);国家电网公司科学技术项目(SGMDCF00YW JS2000768);吉林省教育厅“十三五”科学技术项目(JJKH20190705KJ)和吉林省发改委产业技术研究与开发项目(2019C042)资助项目 (1.国网内蒙古东部电力有限公司,内蒙古呼和浩特 010020; 2.东北电力大学 电气工程 学院 化学工程学院,吉林 吉林 132012; 3.国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司 ,内蒙古赤峰 024000)


Simulation and optimization of antimony based tandem solar cells based on wx-AM PS
Author:
Affiliation:

(1.State Grid East Inner Mongolia Electric Power Company Limited,Hohhot,Inner Mongoria 010020, China; 2.School of Electrical Engineering,School of Chemical Engineering Northea st Electric Power University,Jilin,Jilin 132012,China; 3.Chifeng Power Supply Company of State Grid East Inner Mongolia Electric Power Company Limited,Chifeng,Inner Mongoria 024000, China)

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    摘要:

    锑基薄膜太阳电池具有原材料丰富、制备方法简单 和光电性能优异等优势。将宽带隙 Sb2S3电池与窄带隙Sb2Se3电池组成叠层太阳电池能够进一步提高光谱能量利用率 ,增强器 件性能。基于此,采用wx-AMPS软件对锑基双结叠层薄膜太阳电池进行了仿真优化。仿 真结果显示,要想获得高效的叠层太阳电池首先需要高质量的吸收层,吸收层缺陷态要低于 1015 cm-3才能够将光生载流子充分转换为电流。除此 之外,子电池厚度的调制能够平衡顶 底电池的光谱响应,在叠层太阳电池的优化中也十分重要。基于此,绘制了不同顶底电 池厚度叠层太阳电池性能参数的等高线图,为叠层太阳电池的实验优化制备提供指导,并最 终在顶底电池厚度分别为700 nm和2500 nm的情况下,得到24.60%的锑基双结叠层太阳电 池 的最高光电转换效率。研究结果体现了新型锑基薄膜叠层太阳电池结构的优势和发展 潜力。

    Abstract:

    Antimony based thin film solar cells h ave many advantages such as abun dant raw materials,simple preparation method and excellent photoelectrical prop erties.The Sb2S3cell with wide band gap and Sb2Se3cell with narrow ban d gap are combined to form a tandem solar cell,which can further improve spectral ener gy utilization and enhance device performance.Based on this,wx-AMPS software w as used to simulate and optimize the Sb2S3/Sb2Se3tandem thin film solar cells. The simulation results show that in order to obtain efficient Sb2S3/Sb2Se 3tan dem solar cells,the high-quality absorption layer is needed first,and the defec t state of the absorption layer needs to be lower than 1015 cm-3 bef ore the photo n-generated carrier can be fully converted into current.In addition,the modul a tion of sub-cell thickness can balance the spectral response of top and bottom c ells,which is also very important in the optimization of tandem solar cells.Ba sed on this,contour maps of performance parameters of tandem solar cells with d ifferent top and bottom cell thicknesses were shown to provide guidance for expe rimental optimization and preparation of Sb2S3/Sb2Se3tandem solar cells .Final ly,the highest photoelectric conversion efficiency of 24.60% antimony based doub le junction solar cells was obtained under the condition that the top and bottom cell thicknesses were 700nm and 2500nm respectively.Our re sults demonstrate the advantages and development potential of the novel antimony based thin-film tandem solar cells.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李海明,李明臻,冯新文,张俊双,战文华,姜磊,郭洪武,周静,曹宇.基于wx-AMPS的锑基双结叠层太阳电池的模拟优化[J].光电子激光,2021,32(6):666~673

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  • 收稿日期:2021-01-18
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  • 在线发布日期: 2021-08-20
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