应用PC1D的例子

下面讲几个操作应用PC1D的例子。先分析两个我们基本知道答案的例子，看 PC1D是否给出合理的计算结果，切实增强我们对它的信心，也了解模拟中潜在的问 题，然后分析一个重要的有前沿研究与发展背景的问题。

[例一]少数载流子寿命对太阳电池能量转换效率的影响。

从原理可以预期，少数载流子寿命如果较低，将是太阳能发电电池转换效率等性能的 重要限制因素,但如该寿命已经较高，其影响就会下降。

现在让我们来看看PC1D 的计算分析结果。少子寿命在1～1 500 p范围变化、而其他条件不变的情况下，一种P型硅片电池的转换效率等性能变化的计算结果。

可以看到，计算结果很好地量化显示了理论预期。它还可纠正一个太阳能发电业内不少同行中存在的一个误 区:认为少子寿命达到使扩散长度等于硅片厚度之后就够了，再提高少子寿命作用不大。现在我们看到，情况远非如此。要使扩散长度达到三倍硅片厚度以上，才到 这个阶段。

[例二] 温度对太阳电池转换效率的影响。

我们已经知道，太阳能发电电池能量转换效率随温度升高线性下降。现在让我们来看看PC1D给我们算出什么结果。对一种p型硅片电池和一种n型硅片电池分别计算模拟得出的结果。可以看到计算结果再现了已知现象，但温度系数值比 实际报告的要高，接近其两倍；计算结果也预测出n型电池的温度系数将比p型电池低，但降低程度低于业界期待的结果。这个偏差的主要原因是降低温度的不利因素，如掺杂元素的电离几率下降与扩散率的下降等，在PC1D中未考虑进来。这个偏差提醒我们PC1D乃至任何计算模拟工具都不是完美无缺而毋须审视其结果的。

[例三]突变P-n结太阳电池的优势分析。

硅片太阳能发电电池多年来采用扩散工艺制P-n结，所得属于渐变过渡结；近年来离子注人掺杂技术开始引人光伏业，该工艺所得应属突变结，另外还有外延生长制结工艺处于研究之中，它所得P-n结也属突变结。突变结应该得到最窄的势垒区，而势垒区已由禁带宽度和p，n两区的掺杂浓度决定，所以突变结应有最强的内建电场；渐变过渡结势垒更宽，固然使内建电场强度降低，但内建电场作用区域亦增大了。

基于这两类P-n结的太阳电池性能各如何？突变结有无优势，或优势有多大， 需要计算分析。以下以P型硅太阳电池为例来进行计算。

在PC1D中选取两种分布掺杂，一种为均勻分布突变结(Uniform)；—种为误差函数分布渐变结（Erfc)，扩散形成的浓度分布一般均为误差函数分布。

突变结工艺能够获得较浅的结，取结深 为0.1 ym;扩散工艺相对难于控制深度，取峰值平台深度为0. 2 ym，向内渐变过渡 的结果，结深延伸到为0. 5 pm。其他参数都保持完全相同，用PC1D就两种p-n结 一系列掺杂浓度下所得太阳电池的效率进行批处理计算，得到结果。

可以看到，理论计算确预期突变结能带来一定的优势，但增益很小，最高效率绝对增加约0. 03%而已；其工艺窗口更宽应为更重要的优势，在偏离峰值点的较高浓度区间，两种p-n结太阳能发电电池的效率差值可达到绝对0. 1%。

更新时间：2015-6-13 10:13:29
太阳能发电原创，版权所有。转载请注明来源自上海上海太阳能发电网