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高电阻率透明（HRT）层对碲化镉太阳能电池影响的数值模拟研究

DOI：10.1063/1.5132838 期刊：Journal of Renewable and Sustainable Energy 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 本研究采用太阳能电池电容模拟器（SCAPS-1D）分析碲化镉（CdTe）基太阳能电池的特性。研究旨在探索通过在传统电池结构中添加高阻透明（HRT）层来提升CdTe太阳能电池效率的潜力。为此，研究者在CdTe太阳能电池的硫化镉（CdS）窗口层与透明导电氧化物（TCO）层之间提出了新型HRT层结构。本文模拟结果对比了四种含三种不同HRT材料的结构与传统设计方案。研究确定了传统设计（SnO2/CdS/CdTe/MoTe2）在有/无HRT层情况下的最优参数组合。结果表明：采用Zn2SO4作为HRT层时，由于背接触区复合损耗降低和势垒高度减小，电池效率获得提升。该优化电池（仅20nm HRT层+25nm CdS窗口层）实现了17.61%的效率（开路电压0.92V，短路电流密度25.41mA/cm2，填充因子75.35%），而参考电池（无HRT层，4000nm厚CdTe吸光层）效率为17.01%。但所提电池的归一化效率随温度升高呈线性下降。
作者： C. Doroody，K. S. Rahman，H. N. Rosly，M. N. Harif，F. Haque，S. K. Tiong，N. Amin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过向传统电池结构中添加高阻透明（HRT）层来探索提高CdTe太阳能电池效率的前景。

研究成果

研究发现，Zn2SO4作为HRT层是最稳定且高效的材料，在4000纳米厚的吸收层和20纳米厚的HRT层配置下实现了17.61%的最高效率。电池效率的提升主要源于HRT层通过改变电子和空穴浓度，从而降低了复合速度。

研究不足

模拟器的精度取决于其离散网格点的数量，这些网格点将活动区域划分为多个迭代计算点。模拟器通?；诶硐肭榭錾山峁?，这是其主要局限性，因为在许多情况下会产生不切实际的结果。

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