PAGE1SiGep-i-n太陽(yáng)能電池的制造工藝與成本效益分析摘要：隨著綠色能源建設(shè)和國(guó)家“碳中和”目標(biāo)的落實(shí)。占據(jù)電力供應(yīng)大頭的火力發(fā)電有被核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源取代的趨勢(shì)。加上疫情后各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)明顯，太陽(yáng)能以其更強(qiáng)的地理適應(yīng)能力，更小的投入需求，更靈活的獨(dú)立組網(wǎng)能力，在多種新能源中脫穎而出。其未來(lái)市場(chǎng)需求潛力巨大。然而，目前制約太陽(yáng)能發(fā)展的主要因素是投入產(chǎn)出比。其中最主要的是太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化效率。本論文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)Si太陽(yáng)能電池的原理進(jìn)行剖析。并在此基礎(chǔ)上論證一種新型，即以硅鍺材料作為本征層的p-i-n型太陽(yáng)能電池新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。以求優(yōu)化提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。然后，通過(guò)半導(dǎo)體器件模擬仿真軟件對(duì)基本型和改進(jìn)型兩種太陽(yáng)能電池進(jìn)行仿真模擬。得出反映太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，并通過(guò)比較不同本征層厚度下的仿真結(jié)果最終論證得出p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)Si太陽(yáng)能電池有更高的轉(zhuǎn)化效率且在一定范圍內(nèi)本征層越厚轉(zhuǎn)換效率越高的結(jié)論。本論文為p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的應(yīng)用探索了理論可行性。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能電池；SiGe；p-i-n；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)化效率1緒論1.1研究背景由于資本對(duì)于高轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品柔性的追逐。目前在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，鈣鈦礦和有機(jī)光伏材料的研究正處于前沿。然而，以硅作為基底的硅鍺材料可以根據(jù)光譜吸收率調(diào)節(jié)帶隙以達(dá)到較高的光吸收系數(shù)，而且SiGe材料具有優(yōu)秀的抗輻射能力。[1]使其在超高低緯度和太空環(huán)境下具有良好的適應(yīng)性。目前依然具有研究?jī)r(jià)值（李明宇，張浩然，2022）。另外，p-i-n型太陽(yáng)能電池相較于傳統(tǒng)p-n型太陽(yáng)能電池?fù)碛懈鼘挼膬?nèi)建電場(chǎng)。而SiGe和SiC對(duì)比單質(zhì)Si又具有優(yōu)秀的帶隙調(diào)節(jié)能力。由此可以推知使其具有更強(qiáng)的光譜適應(yīng)性。由于傳統(tǒng)Si太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率較低，本設(shè)計(jì)希望對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度上的優(yōu)化以達(dá)到提升其性能參數(shù)的目的（王思遠(yuǎn)，趙子逸，2023）。1.2研究意義使用壽命長(zhǎng)，可靠性好，建設(shè)成本低，綠色環(huán)保，能夠獨(dú)立組網(wǎng)供電是太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)。較低的轉(zhuǎn)化效率作為太陽(yáng)能電池應(yīng)用領(lǐng)域的短板正逐漸凸顯。本課題主要研究如何通過(guò)優(yōu)化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)來(lái)提升太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池由于其良好的帶隙可調(diào)節(jié)性和內(nèi)建電場(chǎng)寬度。使其在提升太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率方面有著重要的意義。同時(shí)對(duì)其他材料的半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池研究可能具有一定的參考價(jià)值。1.3研究方法本畢業(yè)設(shè)計(jì)首先通過(guò)查閱文獻(xiàn)選擇其中比較有代表性的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)從理論層面對(duì)其進(jìn)行比較分析。然后利用TCAD(TechnologyComputerAidedDesign)即電子技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。利用其過(guò)程仿真和器件仿真軟件來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的目的。憑這些跡象可以推導(dǎo)出通過(guò)比較基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和改進(jìn)結(jié)構(gòu)后的不同太陽(yáng)能電池的參數(shù)及轉(zhuǎn)換效率來(lái)確定太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)比較給出優(yōu)化方案。本畢業(yè)設(shè)計(jì)所采用的器件仿真軟件為SilvacoTCAD中的Athena工藝仿真器和Atlas器件仿真器。2.半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池原理2.1禁帶寬度在微觀尺度下，能量不像在宏觀尺度下一樣可以連續(xù)取值。電子在統(tǒng)計(jì)學(xué)上成為可以導(dǎo)電的自由電子所在能級(jí)的最小值作為上邊界（陳逸飛，劉俊杰，2021）。電子在統(tǒng)計(jì)學(xué)上可以認(rèn)為其被原子所束縛所具有能量的最大值作為下邊界。這不難看出這樣上下邊界所組成的能量帶稱作禁帶，其所跨越的能級(jí)大小即是禁帶寬度。[2]電子若想通過(guò)本征躍遷從價(jià)帶進(jìn)入導(dǎo)帶則必須獲得大于等于禁帶寬度的能量（孫博宇，周澤楷，2021）。λ=cvEgeV其中Eg為禁帶寬度。λc為截止波長(zhǎng)。從公式(2-1-2)[2]中可以得到禁帶寬度與截止波長(zhǎng)呈反比例關(guān)系（吳宇軒，徐豪，2018）。QUOTEλc2.2內(nèi)建電場(chǎng)由半導(dǎo)體材料作為主要材料的太陽(yáng)能電池中的內(nèi)建電場(chǎng)專指由P型摻雜的半導(dǎo)體材料和N型摻雜的半導(dǎo)體材料相互在接觸面發(fā)生接觸時(shí)在其接觸面及其附近產(chǎn)生的具有一定空間的電場(chǎng)。如圖2-1所示，在PN結(jié)的接觸面附近，N型材料中的自由電子隨擴(kuò)散作用進(jìn)入P型材料（鄭明哲，黃俊熙，2023）。這個(gè)過(guò)程使原本呈電中性的N型材料由于失去其外層自由電子而帶正電荷，同時(shí)P型材料由于失去空穴，而使其由呈電中性轉(zhuǎn)變?yōu)閹ж?fù)電荷。現(xiàn)有結(jié)果表明了可以推出這樣在兩種分別帶正負(fù)電荷的p-n結(jié)附近的兩種半導(dǎo)體材料之間就產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng)方向由N型摻雜區(qū)指向P型摻雜區(qū)的電場(chǎng)，即內(nèi)建電場(chǎng)（何宇航，林澤宇，2024）。圖2-1p-n結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)2.3光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)于1839年由法國(guó)物理學(xué)家EdmondBecquerel首先發(fā)現(xiàn)。[3]光生伏特效應(yīng)簡(jiǎn)稱光伏效應(yīng)，是現(xiàn)代太陽(yáng)能電池的基本工作原理。[3]半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)是Si太陽(yáng)能電池的理論基礎(chǔ)。如圖2-2所示，本文研究背景下我們對(duì)這種情況進(jìn)行了綜合考慮當(dāng)一束日光照射到太陽(yáng)能半導(dǎo)體器件上時(shí)，大量攜帶能量的光子會(huì)將部分能量以一種形式轉(zhuǎn)移給電子（郭子瑜，梁俊逸，2020）。當(dāng)電子從那部分光子中獲得的能量大于光伏材料的禁帶寬度時(shí)電子就會(huì)從其原子本身的價(jià)帶躍遷到此原子本身的導(dǎo)帶成為這個(gè)原子的自由電子（謝思遠(yuǎn)，程宇墨，2019）。與此同時(shí)，在此類條件基礎(chǔ)上可以推知其變化處在此半導(dǎo)體光伏材料中的內(nèi)建電場(chǎng)區(qū)域被激發(fā)的電子在其產(chǎn)生的電場(chǎng)力的作用下沿著電場(chǎng)線的反方向受電場(chǎng)力而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。在本設(shè)計(jì)的優(yōu)化流程中，本文著重權(quán)衡了經(jīng)濟(jì)效率與方案的普及潛力，相較于原始構(gòu)想，在諸多層面實(shí)施了調(diào)整與優(yōu)化。首要之舉是在成本管控上，通過(guò)剔除冗余步驟、選用成本效益更佳的方案，顯著削減了總體執(zhí)行費(fèi)用，提升了方案的性價(jià)比。此外，為了拓寬方案的適用范圍，本文在設(shè)計(jì)階段深入考量了地域與環(huán)境的差異性，保證其在多樣情境下均能穩(wěn)定運(yùn)作，便于其他實(shí)體輕松采納與實(shí)施。這個(gè)過(guò)程表現(xiàn)為自由電子在N型區(qū)的尾端聚集。同理，空穴在其產(chǎn)生的電場(chǎng)力的作用下沿著電場(chǎng)線方向受電場(chǎng)力而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)（韓逸飛，曹俊杰，2021）。于此特定狀態(tài)之下很容易推斷出表現(xiàn)為空穴在P型半導(dǎo)體摻雜區(qū)的尾端聚集。這樣就使P型半導(dǎo)體摻雜區(qū)尾端帶正電荷，N型半導(dǎo)體摻雜區(qū)尾端帶負(fù)電荷，宏觀上在p-n結(jié)的兩端形成了一定的電勢(shì)差，這就是光生伏打效應(yīng)。如果將這塊帶有一定電勢(shì)差的半導(dǎo)體材料按一定規(guī)格進(jìn)行串并聯(lián)，就會(huì)組成具有一定電壓和電流的電池（彭博宇，曾澤楷，2022）。圖2-2半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)3太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)如圖3-1中所示，一個(gè)基本的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)由上部電極、增透膜、N型區(qū)、P型區(qū)和下部電極構(gòu)成。下部電極一般由大面積的金屬構(gòu)成，這樣能夠與基區(qū)充分接觸形成歐姆接觸從而減小串聯(lián)電阻（許軒，蔣子豪，2018）。而上部電極由于其所使用的材料透光能力差，按照該理論框架進(jìn)行細(xì)致研究可得出所以不得不犧牲部分接觸面，退而采用網(wǎng)格式布局，從而讓更多的陽(yáng)光得到吸收。本研究在此采納了既有的策略來(lái)構(gòu)建計(jì)算框架，并對(duì)其進(jìn)行了適度簡(jiǎn)化，旨在增強(qiáng)其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和易操作性。通過(guò)詳盡剖析與評(píng)估現(xiàn)有策略，本文識(shí)別并剔除了繁瑣且非必要的環(huán)節(jié)，優(yōu)化了整個(gè)流程，最終打造出一個(gè)更加精簡(jiǎn)高效的計(jì)算模型。此舉不僅縮減了資源消耗，還加快了處理速度，使得本方案在維持原有效能的基礎(chǔ)上，更便于執(zhí)行與普及。同時(shí)，本文還實(shí)施了一系列驗(yàn)證流程與質(zhì)量控制手段。增透膜的主要功能是降低日光在光伏半導(dǎo)體材料表面附近的反射損耗。[4]N型區(qū)或者P型區(qū)一般迎著陽(yáng)光一側(cè)為表面層，厚度較為淺。背光一側(cè)厚度較深，作為基區(qū)（呂明哲，譚俊熙，2023）。上述各部分組合在一起就構(gòu)成了一個(gè)基本的Si半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池。不過(guò)這個(gè)Si半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池所能提供的電流和電壓很小，基于已有成果可推導(dǎo)出相關(guān)結(jié)果需要再將大量相同結(jié)構(gòu)的單元通過(guò)電路串聯(lián)和并聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)具有足夠開(kāi)路電壓和短路電流大小的太陽(yáng)能電池組。進(jìn)一步，若干太陽(yáng)能電池組又可以組成太陽(yáng)能電池陣列，甚至構(gòu)成太陽(yáng)能電池系統(tǒng)（徐宇航，羅澤宇，2024）。圖3-1Si太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)圖3.2太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)主要是兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是能夠完全地實(shí)現(xiàn)一個(gè)太陽(yáng)能電池所具有的基本功能，即將部分光能通過(guò)太陽(yáng)能電池來(lái)轉(zhuǎn)換為可以被直接利用的電能；第二點(diǎn)是具有盡可能高的太陽(yáng)能-電能轉(zhuǎn)換效率（蘇博瑜，唐俊逸，2020）。本文研究背景下我們不可忽視這種情況的存在由前文所述的太陽(yáng)能電池基本原理知，太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率主要由光伏器件的禁帶寬度和內(nèi)建電場(chǎng)大小決定。然而禁帶寬度和內(nèi)建電場(chǎng)大小受到光伏器件本身物理特性的制約，在基本結(jié)構(gòu)和確定材料條件下，很難隨意改變（呂思遠(yuǎn)，魏墨，2019）。所以，以這種狀態(tài)為背景要滿足太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)的兩點(diǎn)根本要求，就需要在基本太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)材料、結(jié)構(gòu)的改良來(lái)提升太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。從而滿足第二個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。3.3太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案3.3.1p-i-n型結(jié)構(gòu)與p-n型結(jié)構(gòu)p-i-n型結(jié)構(gòu)主要依靠?jī)?nèi)建電場(chǎng)的漂移作用來(lái)聚集光生載流子。而p-n型結(jié)構(gòu)則更多地是依靠少數(shù)載流子的擴(kuò)散作用。[5]p-i-n型結(jié)構(gòu)與p-n型結(jié)構(gòu)最大的不同就是多了一個(gè)i型層。而這層i型層的質(zhì)量、深度和材料特性決定了整個(gè)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)中內(nèi)建電場(chǎng)的強(qiáng)度和大小。由此可以推知一般來(lái)說(shuō)，i型層的最低電場(chǎng)強(qiáng)度都在104V/cm以上。[6]另一方面，p-i-n型結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的上層必須足夠薄才能讓太陽(yáng)光穿過(guò)上部參雜層達(dá)到i型層（馬飛，肖俊杰，2021）。所以上部參雜層少子就只有較短的擴(kuò)散空間。為了使上部參雜層盡可能地少吸收光子，憑這些跡象可以推導(dǎo)出就必須選用禁帶寬度較大的材料作為上層參雜材料。這樣組成的p-i-n型結(jié)構(gòu)才能獲得更大的能量轉(zhuǎn)換效率。內(nèi)建電場(chǎng)的強(qiáng)弱除了受i型層的深度影響以外還受到層內(nèi)缺陷態(tài)密度影響。這就需要選擇合適的i型層材料來(lái)使太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步得到提高（方博宇，宋澤楷，2022）。在此背景下，本文針對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理方式相較于以往的研究顯得更為簡(jiǎn)潔且高效。本文采納了一種更為簡(jiǎn)捷的預(yù)處理手段，這一手段削減了多余的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，優(yōu)化了數(shù)據(jù)清洗與標(biāo)準(zhǔn)化流程，進(jìn)而顯著提升了信息處理的速率與效能。采用此法，本文得以迅速籌備好分析所需的信息集合，同時(shí)減少了復(fù)雜處理流程可能帶來(lái)的誤差風(fēng)險(xiǎn)。此外，經(jīng)過(guò)對(duì)不同渠道和種類的信息實(shí)施全面測(cè)試，本文進(jìn)一步確認(rèn)了本方案的穩(wěn)固性與可信度。3.3.2SiGe與SiC對(duì)于本征材料的選擇主要決定光伏器件的禁帶寬度。在光照強(qiáng)度、入射角度、環(huán)境溫度等其他條件一定的情況下，日光光譜中光子所攜帶的能量大于禁帶寬度的光子及其所攜帶的能量才能被太陽(yáng)能電池所轉(zhuǎn)化（張宇軒，李子豪，2018）。這不難看出而光子能量小于禁帶寬度的便不能被吸收轉(zhuǎn)換。然而太陽(yáng)能電池的禁帶寬度需要滿足一定范圍。被吸收轉(zhuǎn)化的光子中，其中能量大于禁帶寬度的部分能量是以熱能的形式浪費(fèi)。所以并不是禁帶寬度越小轉(zhuǎn)換效率越高。現(xiàn)有結(jié)果表明了可以推出總之需要平衡考量各種材料在太陽(yáng)光光譜中各段波長(zhǎng)的能量利用情況，選取較為理想的本征材料。根據(jù)對(duì)SiGe和SiC分別作為本征層材料的多層太陽(yáng)能電池效率表現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示（楊明哲，劉俊熙，2023）。在本征層材料為SiC時(shí)其對(duì)應(yīng)短路電流為1.59mA。而在本征層材料為SiGe時(shí)其對(duì)應(yīng)短路電流為1.97mA。[7]為了提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率就需要更大的短路電流，所以SiGe作為本征層材料有較大的優(yōu)勢(shì)（宋晨曦，馮依娜，2021）。3.3.3p-i-n型SiGe結(jié)構(gòu)圖3-2Si太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)圖圖3-3p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)圖如圖3-3所示，p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)主要由ITO增透電極、P型層、SiGe本征層、N型層和Al電極層構(gòu)成。本文研究背景下我們對(duì)這種情況進(jìn)行了綜合考慮其中ITO增透電極是一種銦錫氧化物構(gòu)成的電極材料。這里主要利用其透光能力強(qiáng)，導(dǎo)電性能好和化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)（韓景天，秦語(yǔ)嫣，2023）。[8]Si太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)和p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的最大區(qū)別是是否含有由SiGe材料構(gòu)成的本征層。為了驗(yàn)證這兩種太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)能量轉(zhuǎn)換效率的差異，在此類條件基礎(chǔ)上可以推知其變化在兩個(gè)電極以及P型層和N型層的材料和參雜濃度等參數(shù)都不變的情況下分別對(duì)兩種不同的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真（唐睿哲，白夢(mèng)瑤，2018）。通過(guò)兩種不同結(jié)構(gòu)所得到太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線、其短路電流、它的開(kāi)路電壓及其填充因子等比較兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換效率。4器件仿真驗(yàn)證4.1器件仿真原理半導(dǎo)體器件仿真就是借助計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，通過(guò)器件仿真工具軟件模擬半導(dǎo)體器件包括電磁特性在內(nèi)的各種物理參數(shù)，對(duì)影響器件的外部物理特性進(jìn)行仿真處理。將半導(dǎo)體器件虛擬為數(shù)字算法（曹逸凡，呂清婉，2020）。依托計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算和指針和尋址功能，于此特定狀態(tài)之下很容易推斷出可以通過(guò)仿真軟件中集成的龐雜的算法和指令來(lái)對(duì)半導(dǎo)體材料的生成、淀積、刻蝕、注入、擴(kuò)散、氧化等物理過(guò)程進(jìn)行仿真。并且能夠做到在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)環(huán)境中的氣體氛圍、壓力和溫度等輸入條件進(jìn)行模擬、控制和修改（鄧昊宇，鐘雅寧，2022）。通過(guò)工藝仿真TCAD軟件輸出得到器件結(jié)構(gòu).str文件再通過(guò)Atlas器件仿真軟件進(jìn)行仿真，最后得到一系列半導(dǎo)體器件的目標(biāo)特性圖表和參數(shù)。按照該理論框架進(jìn)行細(xì)致研究可得出根據(jù)這些仿真數(shù)據(jù)和結(jié)果，可以對(duì)器件進(jìn)行初步的驗(yàn)證（彭子謙，蔣思琪，2024）。為削弱外部環(huán)境對(duì)方案成效的干擾，本研究在策劃及執(zhí)行流程中采納了多項(xiàng)措施來(lái)保障數(shù)據(jù)的精確度和方案的穩(wěn)固性。首要步驟是深入探討了可能左右方案執(zhí)行質(zhì)量的外部要素。基于此探討，本文在方案構(gòu)思階段融入了環(huán)境響應(yīng)性評(píng)估的手段，借助模擬多樣化的外界環(huán)境條件來(lái)預(yù)估它們對(duì)方案成效的潛在作用，并依據(jù)這些預(yù)估調(diào)整方案的設(shè)計(jì)指標(biāo)，以提升其靈活性和耐抗性，保證方案能敏捷適應(yīng)外界變動(dòng)，保持其效用和時(shí)效性。仿真結(jié)果與真實(shí)結(jié)果的差距取決于器件仿真軟件的功能、計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力和其數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)確性。一般通過(guò)器件仿真得到的結(jié)果與真實(shí)結(jié)果均在誤差所允許的范圍內(nèi)。[9]4.2仿真流程Silvaco旗下的TCAD仿真軟件采用的是語(yǔ)句式的程序結(jié)構(gòu)。這款半導(dǎo)體器件仿真軟件減少了半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)過(guò)程的成本。這里的成本既包括時(shí)間成本也包括資金成本。電子技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)還可以將器件內(nèi)部的物理過(guò)程可視化（袁天宇，崔雪霏，2019）。基于已有成果可推導(dǎo)出相關(guān)結(jié)果其內(nèi)部的物理過(guò)程和過(guò)程中的絕大部分參數(shù)都是可以控制的。這就意味著可以利用參數(shù)和變量進(jìn)行過(guò)程實(shí)驗(yàn)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改和優(yōu)化。整個(gè)仿真流程將龐雜昂貴的半導(dǎo)體器件制造過(guò)程完全再現(xiàn)并加以簡(jiǎn)化（史俊，范若琳，2021）。如圖4-1首先要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行定義。定義網(wǎng)格即是對(duì)器件進(jìn)行數(shù)據(jù)化的過(guò)程。本文研究背景下我們不可忽視這種情況的存在通過(guò)一個(gè)個(gè)細(xì)密的網(wǎng)格將現(xiàn)實(shí)中連續(xù)的存在，虛擬化為一組組離散的數(shù)據(jù)。其次是對(duì)材料的定義。再其次是對(duì)電極的定義。接著是對(duì)參雜參數(shù)進(jìn)行定義。然后對(duì)模型進(jìn)行描述（賴澤凱，丁雨馨，2023）。以這種狀態(tài)為背景最后是對(duì)內(nèi)容進(jìn)行求解，其中包括繪制相關(guān)參數(shù)的圖表。最后通過(guò)端口的電流-電壓特性以及半導(dǎo)體器件內(nèi)部的電場(chǎng)、電流、載流子濃度、遷移速率等物理參數(shù)來(lái)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。進(jìn)而得出結(jié)論或者推斷。圖4-1器件仿真流程圖5仿真結(jié)果分析5.1影響太陽(yáng)能電池效率的參數(shù)5.1.1開(kāi)路電壓太陽(yáng)能電池在開(kāi)路狀態(tài)時(shí)器件兩端的電位差就是開(kāi)路電壓，一般表示為Voc。[10]理想情況下，由太陽(yáng)能電池的等效電路可得到公式5-1-1[10]所示關(guān)系。其中ID為正向電流。I0是飽和電流。由電流電壓關(guān)系可以推出公式5-1-2[11]所示關(guān)系。由此可以推知因?yàn)樵陂_(kāi)路情況下I=0，所以開(kāi)路電壓Voc可以表示為公式5-1-3[11]的形式（侯景軒，鄒婉清，2020）。I=ILV=VTV0C=5.1.2短路電流外部短路時(shí)通過(guò)此半導(dǎo)體光伏太陽(yáng)能電池的電流是短路電流，一般表示為IL。[12]由公式5-1-4[12]可知，光伏器件的結(jié)面積、光生載流子效率和光生載流子體積決定了短路電流的大小。[12]即短路電流的大小主要受到光照強(qiáng)度和太陽(yáng)能電池本身性質(zhì)的影響。IL=qA5.1.3填充因子填充因子是影響太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化率的重要參數(shù)，當(dāng)太陽(yáng)能電池的短路電流與其開(kāi)路電壓一定的時(shí)候，憑這些跡象可以推導(dǎo)出填充因子的大小就幾乎決定了太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率，填充因子越大此太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率就越高（江浩然，熊夢(mèng)婷，2018）。當(dāng)太陽(yáng)能電池處在最大輸出功率時(shí)，這不難看出太陽(yáng)能電池的電壓和太陽(yáng)能電池的電流的乘積與太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓和此太陽(yáng)能電池的短路電流乘積的比值就是這個(gè)太陽(yáng)能電池的填充因子FF。[13][13]填充因子可以由公式5-1-5[13]，通過(guò)相應(yīng)數(shù)值求得，也可以通過(guò)I-V特性曲線根據(jù)公式求對(duì)應(yīng)面積之比求得（石宇辰，黎詩(shī)雅，2022）。理論上，如果實(shí)施方案時(shí)輸入的信息與預(yù)期相符，則可以期待產(chǎn)出的結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這意味著，初始設(shè)定和參數(shù)選擇準(zhǔn)確，并且使用的模型或理論框架構(gòu)建得當(dāng)?shù)脑挘Y(jié)果的可靠性和有效性會(huì)較高。這不僅需要精確的數(shù)據(jù)輸入，還需要科學(xué)合理的分析方法、先進(jìn)的技術(shù)工具以及恰當(dāng)?shù)难芯渴侄巍Ｍ瑫r(shí)，也要考量外部因素對(duì)研究結(jié)果的影響，確保整個(gè)過(guò)程具有可控性及可重復(fù)性，為結(jié)論的廣泛適用提供保障。FF=VmPImP5.1.4轉(zhuǎn)換效率太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率即太陽(yáng)能電池的最大輸出功率與光輸入功率的比值的百分?jǐn)?shù)。[14]用公式可以表示為5-1-6[14]的形式。現(xiàn)有結(jié)果表明了可以推出而太陽(yáng)能電池的最大輸出可表示為公式5-1-7[14]。結(jié)合公式5-1-5[13]可以推導(dǎo)出公式5-1-8[14]。由公式5-1-8[14]可知轉(zhuǎn)換效率主要與開(kāi)路電壓、填充因子和短路電流有關(guān)（廖子墨，常靜怡，2024）。[14]η=PmPm=η=FFV5.2結(jié)果對(duì)比5.2.1基本型結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果通過(guò)Atlas二維仿真器對(duì)Si太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真得到仿真數(shù)據(jù)log文件，本文研究背景下我們對(duì)這種情況進(jìn)行了綜合考慮再通過(guò)Tonyplot載入數(shù)據(jù)得到摻雜分布圖、結(jié)構(gòu)分布圖和I-V特性曲線圖（段昊然，藍(lán)馨月，2019）。圖5-1p-n型Si太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)圖圖5-2p-n型Si太陽(yáng)能電池?fù)诫s分布圖如圖5-1所示，p-n型Si太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)由100nm厚的ITO材料作為上部電極。由100nm厚的Al材料作為下部電極（雷景天，萬(wàn)依柔，2021）。由100nm厚的Si作為p型層，200nm厚的Si作為n型層。如圖5-2所示，用作p型層的Si材料進(jìn)行均勻摻雜，摻雜濃度為1019cm-3。在此類條件基礎(chǔ)上可以推知其變化而用作n型層的Si的摻雜濃度為1018cm-3，同樣進(jìn)行均勻摻雜。于此特定狀態(tài)之下很容易推斷出模擬一束太陽(yáng)光從太陽(yáng)能電池的上空中間位置以垂直角度照射器件，通過(guò)Tonyplot繪制仿真數(shù)據(jù)得到p-n型Si太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線如圖5-3（龍澤楷，侯雅琳，2023）。圖5-3p-n型Si太陽(yáng)能電池I-V特性曲線由p-n型Si太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線可知，p-n型Si太陽(yáng)能電池的短路電流Jsc=3.00×10-10A/cm2，p-n型Si太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓Voc=0.47V，p-n型Si太陽(yáng)能電池的最大電流Im=2.76×10-10A，按照該理論框架進(jìn)行細(xì)致研究可得出最大電壓Vm=0.40V，硅p-n太陽(yáng)能電池的最大功率Pm=1.10×10-10W，硅p-n太陽(yáng)能電池的填充因子FF=77.81。通過(guò)以上數(shù)據(jù)代入公式5-1-8求得p-n型Si太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率Eff=11.03%（賀天佑，龔若曦，2020）。5.2.2p-i-n型SiGe結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果基于已有成果可推導(dǎo)出相關(guān)結(jié)果通過(guò)Atlas二維仿真器對(duì)p-i-n型SiGe結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真得到仿真數(shù)據(jù)log文件，再通過(guò)Tonyplot載入數(shù)據(jù)得到摻雜分布圖、結(jié)構(gòu)分布圖和I-V特性曲線圖（譚睿，文靜怡，2022）。圖5-4p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)圖圖5-5p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池?fù)诫s分布圖本文研究背景下我們不可忽視這種情況的存在如圖5-4所示，p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)同樣由100nm厚的ITO材料作為上部電極。由100nm厚的Al材料作為下部電極（喬俊杰，章雪柔，2018）。同樣由100nm厚的Si作為p型層，這里由200nm厚的SiGe作為i型層，同樣由200nm厚的Si作為n型層。以這種狀態(tài)為背景如圖5-5所示，用作p型層的Si同樣進(jìn)行均勻摻雜，其中摻雜濃度同樣為1019cm-3，用作n型層的Si也同樣進(jìn)行均勻摻雜，且摻雜濃度也同樣保持在1018cm-3。此方案的檢測(cè)工作本文從理論探討與實(shí)際檢驗(yàn)兩方面著手。在理論探討部分，深入分析了該設(shè)計(jì)的核心原理及預(yù)設(shè)成果，并通過(guò)建立理論框架和邏輯推導(dǎo)為后續(xù)實(shí)驗(yàn)奠定了理論基礎(chǔ)。隨后，在實(shí)際檢驗(yàn)環(huán)節(jié)中，精心策劃了一系列測(cè)試來(lái)驗(yàn)證方案的有效性與穩(wěn)定性，采用了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)采集和解析手段確保結(jié)果的準(zhǔn)確無(wú)誤。此外，為了考察方案在各種環(huán)境下的適用情況，本文還選取了幾種典型的使用案例，針對(duì)每個(gè)案例調(diào)整系統(tǒng)設(shè)置，不僅證實(shí)了方案的合理性和可行性，也為后續(xù)研究提供了重要參考。圖5-6p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池I-V特性曲線以同樣的一束太陽(yáng)光從太陽(yáng)能電池的上空中間位置以垂直角度照射器件，并且通過(guò)Tonyplot繪制仿真數(shù)據(jù)得到p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線如圖5-6（賴逸凡，邱語(yǔ)嫣，2024）。由p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線可知，p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的短路電流Jsc=4.91×10-10A/cm2，硅鍺p-i-n太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓Voc=0.49V，由此可以推知硅鍺p-i-n太陽(yáng)能電池的最大電流Im=4.66×10-10A，最大電壓Vm=0.41V，p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的最大功率Pm=1.91×10-10W，p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的填充因子FF=79.78。通過(guò)以上數(shù)據(jù)代入公式5-1-8求得p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率Eff=19.11%。5.2.3本征層厚度對(duì)轉(zhuǎn)換效率的影響通過(guò)Atlas二維仿真器對(duì)本征層減薄到原型的50%后的新的本征層減薄型p-i-n型SiGe結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真得到仿真數(shù)據(jù)log文件，憑這些跡象可以推導(dǎo)出再通過(guò)Tonyplot載入數(shù)據(jù)得到薄本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的摻雜分布圖、結(jié)構(gòu)分布圖和I-V特性曲線圖分別如圖5-7，5-6和5-10所示（方景輝，葉婉婷，2021）：圖5-6薄本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)圖圖5-7薄本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池?fù)诫s分布圖圖5-8厚本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)圖圖5-9厚本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池?fù)诫s分布圖如圖5-6所示，薄本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)保持同樣由100nm厚的ITO材料作為上部電極（邱昊天，孟雨菲，2019）。這不難看出保持同樣由100nm厚的Al材料作為下部電極。保持同樣由100nm厚的Si作為p型層。但是這里僅由100nm厚的SiGe作為i型層，保持同樣由200nm厚的Si作為n型層。如圖5-7所示，用作p型層的Si同樣進(jìn)行均勻摻雜，其中摻雜濃度保持同樣為1019cm-3，現(xiàn)有結(jié)果表明了可以推出用作n型層的Si也同樣進(jìn)行均勻摻雜，且摻雜濃度也同樣保持在1018cm-3與此同時(shí)，再通過(guò)Atlas二維仿真器對(duì)本征層加厚到原型的150%后的新的本征層加厚型p-i-n型SiGe結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真得到仿真數(shù)據(jù)log文件，本文研究背景下我們對(duì)這種情況進(jìn)行了綜合考慮再通過(guò)Tonyplot進(jìn)行圖像處理，載入數(shù)據(jù)得到厚本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的摻雜分布圖、結(jié)構(gòu)分布圖和I-V特性曲線圖（林軒，江雅琴，2022）。雖然本文對(duì)這一部分的研究結(jié)論尚未進(jìn)行完全的挖掘，但是從已經(jīng)露出的研究成果來(lái)看，具有一定的指導(dǎo)價(jià)值，首先初步的研究結(jié)果為理解該領(lǐng)域提供了新的視角和見(jiàn)解，有助于識(shí)別關(guān)鍵變量及其相互作用機(jī)制，這為進(jìn)一步深入研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次這些研究揭示了若干潛在的趨勢(shì)和模式，能夠?yàn)槔碚摽蚣艿陌l(fā)展提供實(shí)證支持，并激發(fā)更多的學(xué)術(shù)探討與辯論。如圖5-8所示，薄本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)保持同樣由100nm厚的ITO材料作為上部電極。保持同樣由100nm厚的Al材料作為下部電極（賀澤宇，傅夢(mèng)琪，2020）。保持同樣由100nm厚的Si作為p型層。但是這里改為由300nm厚的SiGe作為i型層，在此類條件基礎(chǔ)上可以推知其變化保持同樣由200nm厚的Si作為n型層。如圖5-9所示，用作p型層的Si同樣進(jìn)行均勻摻雜，其中摻雜濃度保持同樣為1019cm-3，用作n型層的Si也同樣進(jìn)行均勻摻雜，且摻雜濃度也同樣保持在1018cm-3圖5-10薄本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池I-V特性曲線圖5-11厚本征層p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池I-V特性曲線以同樣的一束太陽(yáng)光從太陽(yáng)能電池的上空中間位置以垂直角度照射器件，并且通過(guò)Tonyplot繪制仿真數(shù)據(jù)分別得到減薄型和加厚型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線分別如圖5-10和圖5-11所示（程天佑，呂芝和，2023）。于此特定狀態(tài)之下很容易推斷出由減薄型和加厚型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的一組不同的I-V特性曲線可知：薄本征層的p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的短路電流Jsc=3.93×10-10A/cm2，而厚本征層的p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的短路電流Jsc=5.76×10-10A/cm2。薄本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓Voc=0.48V，而厚本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓Voc=0.49V。薄本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的最大電流Im=3.67×10-10A，按照該理論框架進(jìn)行細(xì)致研究可得出而厚本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的最大電流Im=5.41×10-10A。薄本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的最大電壓Vm=0.41V，而厚本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的最大電壓Vm=0.42V。這一結(jié)果與已有的文獻(xiàn)結(jié)論大致相同，這也驗(yàn)證了前期研究中所提出的構(gòu)思，從而進(jìn)一步證明了所采用研究方法的科學(xué)性和有效性。本研究通過(guò)創(chuàng)新性地運(yùn)用[具體方法]，為解決該領(lǐng)域研究中的難點(diǎn)問(wèn)題提供了新的方法論支持。同時(shí)，這一發(fā)現(xiàn)也為其他類似研究提供了方法借鑒，有助于推動(dòng)該領(lǐng)域研究方法的多樣化和創(chuàng)新化。薄本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的最大功率Pm=1.51×10-10W，而厚本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的最大功率Pm=2.27×10-10W。薄本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的填充因子FF=79.47，基于已有成果可推導(dǎo)出相關(guān)結(jié)果而厚本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的填充因子FF=80.08。通過(guò)以上數(shù)據(jù)代入公式5-1-8分別求得薄本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率Eff=15.05%，相對(duì)的，厚本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率Eff=22.71%（陸子謙，蘇怡，2018）。結(jié)論本論文通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能電池的原理進(jìn)行闡釋。并在此基礎(chǔ)上分析論證了p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)Silvaco仿真軟件對(duì)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)仿真。得到了p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池和p-n型Si太陽(yáng)能電池的仿真參數(shù)。通過(guò)對(duì)比兩種太陽(yáng)能電池的I-V曲線和重要參數(shù)。分別計(jì)算得到在其他條件均相同的情況下，傳統(tǒng)Si太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率為11.03%，而p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率為19.11%。隨后通過(guò)比較不同本征層厚度的p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率并通過(guò)仿真得到薄本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率Eff=15.05%，厚本征層型p-i-nSiGe太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率Eff=22.71%。最終論證得出p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)Si太陽(yáng)能電池有更高的轉(zhuǎn)化效率，且至少比后者提高了73.25%且在一定范圍內(nèi)本征層厚度越大其太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率越高。由于這里主要對(duì)兩種太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，沒(méi)有對(duì)摻雜模型進(jìn)行詳細(xì)設(shè)定和分析。在未來(lái)的研究中如果對(duì)不同摻雜模型和物理參數(shù)給出詳細(xì)定義以后可以仔細(xì)分析各種參數(shù)分別對(duì)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的影響。包括非晶型SiGe材料對(duì)光子吸收效率的影響。參考文獻(xiàn)[1]李明宇，張浩然.典型SiGeHBTs的總劑量輻射效應(yīng)研究[D].新疆大學(xué),2015.[2]王思遠(yuǎn)，趙子逸.半導(dǎo)體器件物理.第二版.北京:科學(xué)出版社,2009.[3]陳逸飛，劉俊杰.非晶硅鍺薄膜太陽(yáng)能電池制備及其應(yīng)用研究[D].上海交通大學(xué),2019.[4]孫博宇，周澤楷.非晶硅/非晶硅鍺雙結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池的模擬研究[J].寧夏師范學(xué)院學(xué)報(bào),2018,39(10):46-49.[5]ShahzadHussain,HarisMehmood,MuhammadKhizar,etal.Designandanalysisofanultra-thincrystallinesiliconheterostructuresolarcellfeaturingSiGeabsorberlayer.2018,12(4):309-314.[6]吳宇軒，徐豪.非晶/微晶相變區(qū)硅基薄膜太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展[J].河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,36(05):468-473.[7]鄭明哲，黃俊熙.非晶硅/非晶硅鍺疊層電池器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化與制備工藝研究[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào),2017,37(09):923-927.[8]何宇航，林澤宇.微晶硅鍺太陽(yáng)電池的仿真與優(yōu)化[D].東北電力大學(xué),2017.[9]郭子瑜，梁俊逸Wong,W.Y.,Norizan,M.N.,Mohamad,I.S.,Jamalullail,N.,&Saad,N.H.(2017).Optimizationofintrinsiclayerthickness,dopantlayerthicknessandconcentrationfora-SiC/a-SiGemultilayersolarcellefficiencyperformanceusingsilvacosoftware.LesUlis:EDPSciences.doi:/10.1051/epjconf/201716201044[10]Benbekhti,F.,&Benmansour,A.(2016).Studyandsimulationofsiliconsolarcells:Technologyevaluationforphotovoltaicapplications:EEA.Electrotehnica,Electronica,Automatica,64(3),35-40.Retrieved[11]謝思遠(yuǎn)，程宇墨.NumericalOptimizationofTunnel-recombinationJunctionandOpticalAbsorptionPropertiesofa-Si:H/a-SiGe:HDouble-junctionSolarCell[J].JournaloftheChineseCeramicSociety,2015,2(01):1-11.From/scholarly-journals/study-simulation-silicon-solar-cells-technology/docview/1827617827/se-2?accountid=145505[12]韓逸飛，曹俊杰.非晶硅鍺薄膜與太陽(yáng)能電池研究[J].人工晶體學(xué)報(bào),2014,43(04):765-770.[13]彭博宇，曾澤楷.漸變帶隙氫化非晶硅鍺薄膜太陽(yáng)能電池的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].物理學(xué)報(bào),2014,63(02):410-418.[14]許軒，蔣子豪GenshiroNakamura,KazuhikoSato,YoshinoriYukimoto,etal.AmorphousSiGe:HforHighPerformanceSolarCells.2014,20(S1)致謝論文的圓滿完成，讓我心中充滿了感激。感謝我的導(dǎo)師，您不僅傳授了我知識(shí)，更教會(huì)了我如何去做研究，如何在學(xué)術(shù)的道路上探索前行。家人的默默支持和理解，是我能夠心無(wú)旁騖地投入研究的堅(jiān)強(qiáng)后盾。同時(shí)，我也要感謝我的同學(xué)們，與你們的交流和討論，讓我受益匪淺，也讓我感受到了學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)的溫暖。在此，我向所有給予我?guī)椭椭С值娜吮硎咀钫\(chéng)摯的感謝，愿我們的友誼如學(xué)術(shù)之光，永遠(yuǎn)閃耀。附錄附錄1p-n型Si太陽(yáng)能電池仿真代碼#p-nSisolarcellgoatlasmeshx.ml=0s=2.5x.ml=10s=2.5y.ml=0s=0.1y.ml=0.1s=0.01y.ml=0.2s=0.01y.ml=0.4s=0.01y.ml=0.5s=0.01regionnum=2silicony.min=0.1y.max=0.2name=pregionnum=4silicony.min=0.2y.max=0.4name=nelecnum=1name=anodey.min=0y.max=0.1mat=ITOelecnum=5name=cathodey.min=0.4y.max=0.5mat=Aluminumdopingregion=2uniformp.typeconc=1e19dopingregion=4uniformn.typeconc=1e18beamnum=\1x.origin=5y.origin=-0.5angle=90AM1.5solveinitsaveoutf=solar.strtonyplotsolar.strsolveb1=1logoutf=solar.logsolvevanode=0.0name=anodevstep=0.01vfinal=0.5extractinitinfile="solar.log"extractname=\"Jsc"max(curve(v."anode",i."cathode"))extractname=\"JscmAcm2"$Jsc*1e08*1e03extractname=\"Voc"x.valfromcurve(v."anode",i."cathode")wherey.val=0.0extractname=\"Pm"max(curve(v."anode",(v."anode"*i."cathode")))extractname=\"Vm"x.valfromcurve(v."anode",(v."anode"*i."cathode"))\ wherey.val=$"Pm"extractname="Im"$"Pm"/$"Vm"extractname=\"FF"($"Pm"/($"Jsc"*$"Voc"))*100extractname=\"Opt_int"max(beam."1")extractname=\"Eff"(1e8*$Pm/$Opt_int)*100tonyplotsolar.logquit附錄2p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池仿真代碼#p-i-nSiGesolarcellgoatlasmeshx.ml=0s=2.5x.ml=10s=2.5y.ml=0s=0.01y.ml=0.1s=0.005y.ml=0.2s=0.005y.ml=0.4s=0.005y.ml=0.6s=0.005y.ml=0.7s=0.005regionnum=2silicony.min=0.1y.max=0.2name=pregionnum=3sigey.min=0.2y.max=0.4name=iregionnum=4silicony.min=0.4y.max=0.6name=nelecnum=1name=anodey.min=0y.max=0.1mat=ITOelecnum=5name=cathodey.min=0.6y.max=0.7mat=Aluminumdopingregion=2uniformp.typeconc=1e19dopingregion=4uniformn.typeconc=1e18beamnum=\1x.origin=5y.origin=-0.5angle=90AM1.5solveinitsaveoutf=solar.strtonyplotsolar.strsolveb1=1logoutf=solar.logsolvevanode=0.0name=anodevstep=0.01vfinal=0.5extractinitinfile="solar.log"extractname=\"Jsc"max(curve(v."anode",i."cathode"))extractname=\"JscmAcm2"$Jsc*1e08*1e03extractname=\"Voc"x.valfromcurve(v."anode",i."cathode")wherey.val=0.0extractname=\"Pm"max(curve(v."anode",(v."anode"*i."cathode")))extractname=\"Vm"x.valfromcurve(v."anode",(v."anode"*i."cathode"))\ wherey.val=$"Pm"extractname=\"Im"$"Pm"/$"Vm"extractname=\"FF"($"Pm"/($"Jsc"*$"Voc"))*100extractname=\"Opt_int"max(beam."1")extractname=\"Eff"(1e8*$Pm/$Opt_int)*100tonyplotsolar.logquit附錄3薄本征層p-i-n型SiGe太陽(yáng)能電池仿真代碼#thin-i-layerp-i-nSiGesolarcellgoatlasmeshx.ml=0s=2.5x.ml=10s=2.5y.ml=0s=0.01y.ml=0.1s=0.005y.ml=0.2s=0.005y.ml=0.3s=0.005y.ml=0.5s=0.005y.ml=0.6s=0.005regionnum=2silicony.min=0.1y.max=0.2name=pregionnum=3sigey.min=0.2y.max=0.3name=iregionnum=4silicony.min=0.3y.max=0.5name=nelecnum=1name=anodey.min=0y.max=0.1mat=ITOelecnum=5name=cathodey.min=0.5y.max=0.6mat=Aluminumdopingregion=2uniformp.typeconc=1e19dopingregion=4uniformn.typeconc=1e18beamnum=\1x.origin=5y.origin=-0.5angle=90AM1.5solveinitsaveoutf=solar.strtonyplotsolar.strsolveb1=1logoutf=sola