晶体硅/钙钛矿异质结太阳电池设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

现如今社会对各类能源需求快速增长，而太阳能则是其中一种廉价方便的能源。因此促使人们不断追寻更高效率的太阳电池。晶体硅/钙钛矿异质结太阳电池因其较高的转换效率和较低的生产成本受到人们的高度关注，在快速发展的新世纪很有可能成为取代传统晶体硅电池的新一代太阳电池。晶体硅/钙钛矿异质结太阳电池同时拥有钙钛矿的宽带隙和晶体硅的稳定性双重优势，同样还可以避免非晶硅薄膜太阳电池中的光致衰减问题，所以相比于传统的晶体硅和非晶硅电池具有更高的开路电压、短路电流和转换效率等。

但是晶体硅/钙钛矿异质结太阳电池涉及到的晶体硅/钙钛矿异质结界面和超薄本征非晶硅缓冲层等复杂结构，会导致太阳电池的输出效率会受到很多因素的影响，所以效率很难达到高水准。在各种因素当中如何保证晶体硅异质结界面纯洁以及低缺陷密度是提高太阳电池效率的首要因素。当界面缺陷占主导作用时，电池的输出效率就会大幅度下滑。此外，透明导电玻璃、钙钛矿发射层本征层，晶体硅衬底等各层都会产生耦合效应，导致电池的性能下降。

在目前的太阳电池设计中，引入纳米陷光结构增加光吸收，采用二维竖直排列纳米线以及柱阵列等方法可以实现太阳电池的效率突破，利用对太阳电池的各个参数进行分析以及优化结构的方法来实现太阳电池的性能突破。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计我使用的软件是afors-het,利用这个软件进行晶体硅/钙钛矿异质结太阳电池设计。首先要选定自己设计异质结太阳电池的p-n结的两种物质，晶体硅以及钙钛矿。然后将数据输入到软件当中，自主设计一个可以正常工作的晶体硅/钙钛矿异质结太阳电池，并且效率要达到18%-19%左右。衬底采用p-型晶体硅，钙钛矿物质为n-型，晶体硅和钙钛矿之间有本征非晶硅缓冲层，将考虑陷光结构和背场效应。设计完模型后通过软件实现模拟分析，发现其中存在的问题，缓冲层不同，效率也不同，缓冲层的厚度也会影响效率的高低。在课题设计初期，我完成了以上工作，尤其是模型的各个参数需要多次模拟才能找到最合适的参数，太阳电池效率才会更高。

我按照以下步骤实现自己的设计：

一、查阅相关文献，研究异质结太阳电池的基本原理与实现方法；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需文献。确定方案，完成开题报告。

第4－6周：查阅参考文献，熟悉钙钛矿光电特性。

第7－9周：熟悉异质结电池设计软件。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王福芝,谭占鳌,戴松元,李永舫.平面异质结有机-无机杂化钙钛矿太阳电池研究进展[j].物理学报，2015,64（3）:038401.

[2]noelnk,abatea,strankssd,etal.enhancedphotoluminescenceandsolarcellperformancevialewisbasepassivationoforganic–inorganicleadhalideperovskites[j].acsnano,2014,8(10):9815-9821.

[3]junkangwang,jingpingxu,qingsonglei,lishengwang.influencesofasymmetricallydistributeddefectstatesatrearc-si/a-si:hinterfaceonperformancesofsiliconhetero-junctionsolarcells[j].internationaljournalofmodernphysicsb,2013,vol.27(25),pp.13.