这项研究使用Silvaco-Atlas软件背对背设计和模拟了CIGS/CIGS。我们认为CIGS吸收层厚度和子细胞是关键参数,以优化CIGS/CIGS串联太阳能电池的性能。该研究比较研究了不同电极金属的影响,例如钼,铝,钛和银对效率。最佳CIGS/CIGS串联太阳能电池配置的电参数为15.65 mA/cm²的短路电流密度(JSC),开路电压(VOC)为1.86 V,填充因子(FF),86.04%的填充因子(FF),为86.04%,转化效率(η)为27.112%。与获得最大转化效率相对应的顶部和底部细胞的最佳吸收层厚度分别为0.17和6.3μm。相反,CDS层的最佳厚度为0.04 µm。银在几种金属之间连接层方面的性能最佳。结果可用于开发低成本和高效率太阳能电池。
在众多可再生能源技术中,铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)、有机和钙钛矿太阳能电池是技术成熟且经过现场验证的技术。[1–6] 这些技术用于各种场合,如光伏发电厂、光伏建筑一体化、室内能源、电动汽车和小型移动电源。[7–11] 自20世纪50年代初以来,c-Si一直是全球光伏产业的主流产品。[12–14] c-Si太阳能电池的核心结构是在p(或n)型硅衬底上扩散n(或p)型发射极形成的pn同质结。 [15] 在 c-Si 太阳能电池中,这种 pn 同质结至今仍在使用,并且可以通过众所周知的钝化发射极和背面电池及相关架构(例如钝化发射极局部扩散电池和钝化发射极背面全扩散电池)实现约 25% 的高功率转换效率 (PCE)。[16–18] 与 c-Si 太阳能电池不同,CIGS 太阳能电池器件基于 p 型 CIGS 和 n 型 CdS 层之间形成的 pn 异质结。[19–22]
太阳能电池是一种光伏装置,它通过吸收半导体中的光生载流子,将太阳能直接转化为电流。太阳能电池主要涉及三个过程:吸收光子产生电荷载流子、分离载流子和收集载流子。半导体材料通常吸收能量大于其带隙的光子。被吸收的光子激发电子从吸收材料中的价带移动到导带,从而产生电子-空穴对。产生的电荷载流子对要么重新组合,要么分离然后收集。吸收的光子取决于吸收材料的厚度和吸收系数。太阳能电池的关键部分是pn结的形成,pn结由两种连接在一起的半导体材料组成,其中一种是n型掺杂的,另一种是p型掺杂的。在CIGS太阳能电池中,各种不同的半导体材料用于形成pn结,因此这种结构称为异质结。使用异质结可以为电池提供宽带隙窗口层,从而减少表面复合。价带和导带