溶胶-凝胶法制备Ag掺杂ZnO薄膜及其在薄膜太阳能电池中的应用(2)
1.2 太阳电池的工作原理与模型随着科技进步， 太阳能电池已经从上世纪五六十年代的第一代单晶硅电池发展到以多晶硅与非晶硅为代表的第二代太阳电池。如今，CIGS、CdTe 等无机薄膜太阳电池与有机太阳电池作为第三代太阳电池，是目前学术界研究的热点之一。本文的太阳电池软件模拟仿真部分基于非晶硅薄膜电池结构，并采用严格耦合波法对该结构进行了建模与计算。
1.2.1太阳电池的工作原理太阳能电池（Solar Cells)是由可以在太阳光作用下产生光伏效应的材料组成的光电子器件，其核心组成材料有许多种，如：硅系材料(单晶硅、多晶硅、非晶硅)，无机化合物半导体材料(铜铟镓硒、碲化镉)，有机染料材料等。它们的发电原理基本相同。太阳电池的理论基础是P-N 结的光伏效应：即在 P-N 结附近，多数载流子的扩散运动会使结区附近产生一个空间电荷区，并形成由 N 型半导体指向P 型半导体且强度不断增加的内建电场。 该内建电场使得多数载流子开始反向漂移， 当扩散运动与漂移运动达到平衡后， 扩散电流与漂移电流大小相等，方向相反。此时如果有光子进入P-N 结，而且单个光子能量大于 P-N 结的禁带宽度， 则在结区附近会产生电子空穴对。 光生电子空穴对在内建电场的作用下分离，并向空间电荷区的两端漂移。新产生的载流子会形成光生电势，破坏了初始平衡状态。 如果从电池两侧引出表面电极并接上负载， 负载中就有直流光生电流流过，通过负载转化为可利用的电能，这就是太阳能电池的工作原理。如果将数十个乃至上百个太阳能电池串联或并联起来，将形成太阳能电池组件，在太阳光的充分照射下，就可以得到输出功率十分可观的电能[4]。
1.2.2 太阳电池的主要参数与计算方法重要的太阳电池参数包括：短路电流（Jsc） 、开路电压（Voc） 、转换效率（η） 、填充因子（FF） 。对于处于工作状态的太阳电池，如果将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流（Jsc） 。太阳电池的短路电流等于其光生电流。计算短路电流的方法是利用数值积分，先计算每一小段太阳光谱的光生电流，然后在全波段上对电流进行积分，所得结果即总短路电流：
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