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增强 PEDOT:PSS/Si 异质结太阳能电池与 ZnO BSF 层的光伏性能:使用 SCAPS-1D 的模拟研究
Silicon ( IF 2.8 ) Pub Date : 2022-10-13 , DOI: 10.1007/s12633-022-02163-y
Premshila Kumari , Urvashi Punia , Deepak Sharma , Avritti Srivastava , Sanjay K. Srivastava

在这里,我们报告了增强的光伏 (PV) 性能,包括开路电压 ( Voc )、短路电流 ( Jsc )、填充因子 ( FF ) 和功率转换效率 ( PCE )) 通过数值模拟得到 Ni/PEDOT:PSS/n-Si/n-ZnO/Al 异质结太阳能电池 (HSC)。在这种结构中,n-ZnO 被引入到 Si 和 Al 的界面作为背面场 (BSF)。首先,使用太阳能电池电容模拟器数值研究了各种器件参数,如 Si 的厚度、PEDOT:PSS 层、Si 和 PEDOT:PSS 的载流子浓度和缺陷密度对没有 ZnO-BSF 的器件光伏性能的影响。 (SCAPS-1D) 软件来找到此类 HSC 的最佳性能参数。没有 BSF 的优化 PEDOT:PSS/n-Si HSC的最大PCE达到 24.26%,V oc:0.647 V,J sc:44.87 mA/cm 2FF:83.52% t Si为 150 μm,N d为 1 × 10 16  cm -3。在引入厚度和载流子浓度分别为20 nm和1×10 17  cm -3的ZnO-BSF层后,观察到器件的PCE显着增强。对于优化的 ZnO-BSF 层,PCE 高达 31.37%,V oc:0.784 V,J sc:45.31 mA/cm 2FF:88.35%。PCE 比没有 ZnO-BSF 层的高 7%(绝对值)以上。PV参数的显着改善,主要是V oc约 137 mV 是由插入 ZnO-BSF 层后在结上产生的高内置电位引起的。该器件的量子效率进一步支持了由于在 n-ZnO-BSF 层后背面电荷载流子的复合减少而导致的性能增强。目前的数值模拟研究提出了 ZnO 作为 BSF 层在增强 PEDOT:PSS/n-Si 基 HSC 的光伏性能方面的巨大潜力。

图形概要





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更新日期:2022-10-13
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