【摘 要】
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太阳能电池的研究始终追求着更高的能量转换效率（PCE）,但单结太阳能电池的效率提升受材料理论极限限制。叠层电池技术将不同吸收特性的材料组合,可以设计出宽吸收光谱、高开路电压、高效率的太阳能电池。晶硅太阳能电池具有工艺成熟且高效稳定的优点,新兴的吸收材料钙钛矿具有优异的光电特性和低制造成本,钙钛矿/硅叠层太阳能电池的组合,将进一步提升太阳能电池的效率极限。本文设计了一种三端结构的钙钛矿/硅叠层太阳能
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太阳能电池的研究始终追求着更高的能量转换效率（PCE）,但单结太阳能电池的效率提升受材料理论极限限制。叠层电池技术将不同吸收特性的材料组合,可以设计出宽吸收光谱、高开路电压、高效率的太阳能电池。晶硅太阳能电池具有工艺成熟且高效稳定的优点,新兴的吸收材料钙钛矿具有优异的光电特性和低制造成本,钙钛矿/硅叠层太阳能电池的组合,将进一步提升太阳能电池的效率极限。本文设计了一种三端结构的钙钛矿/硅叠层太阳能电池,并将其与传统的两端、四端叠层电池的各项性能参数进行比较,分析了影响其性能参数的因素,制备了该三端叠层电池并对其性能进行测试。具体工作内容如下:1)使用半导体仿真软件TCAD建立了两端、三端和四端叠层太阳能能电池模型,比较三种结构叠层电池的转换效率,证明三端结构在钙钛矿/硅叠层电池中的优势。分析了钙钛矿吸收层厚度、硅电池载流子寿命、表面复合速率及传输层材料特性对电池性能的影响,优化电池结构参数并设计出了钙钛矿子电池效率21.56%,硅子电池效率6.56%,总效率27.12%的三端叠层太阳能电池。2)通过光刻、高温扩散、热蒸镀工艺制备了效率12.88%的全背式电池（IBC）,通过溶液旋涂与热蒸镀工艺制备了效率12.08%的钙钛矿电池,并对硅片预处理与钙钛矿薄膜制备工艺进行了优化。3)在IBC电池上表面通过旋涂与蒸镀制备了钙钛矿太阳能电池,完成了三端钙钛矿/硅叠层太阳能电池的初步制备,分别测量叠层电池钙钛矿部分与硅部分转换效率为0.34%和3.75%,总效率为4.09%。
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