晶体硅太阳电池具有转换效率高，生产技术成熟的优点，一直以来占据太阳电池世界总产量的绝大部分。但传统晶体硅太阳电池生产中的高温（900°C以上）扩散制结工艺又限制了生产效率的提高和产品成本的进一步降低111.多年来各国科学家一直在努力研究探索低成本高产量的高效薄膜太阳电池制造技术。氢化非晶硅（a-Si：H）太阳电池生产工艺温度较低（400C以下），便于大规模生产，因此受到各国科学家的普遍重视并得到迅速发展12.但是，氢化非晶硅（a-Si：H）太阳电池的光致退化（stae-blerwonski效应）13‘4问题始终没有得到很好的解决，同时其光电转换效率还有待进一步提高M.―条可行的途径是用宽带隙的a-Si合金作为窗口层或发射极，单晶硅16、多晶硅片作衬底1781，形成所谓的异质结太阳电池。这种电池既利用了薄膜制造工艺优势同时又发挥了晶体硅和非晶硅的材料性能特点，具有实现高效低成本硅太阳电池的发展前景。
Hamakawa191等率先报道了米用这种结构获得的12%（nip-a-Si：H/np-c-Si叠层结构）的光电转换效率，Tanaka等还创下这种电池光电转换效率18.象）、能带补偿以及电子输运过程等。对异质结界面的分析有助于工艺的改进和器件质量的提高。
本文运用美国宾州大学发展的AMPS程序系统分析了n+-nc-Si：H/p-c-Si异质结太阳电池中界面缺陷态、能带补偿（bandoffset）以及本征非晶硅缓冲层的厚度对电池光伏特性的影响。最后还给出了这种电池波段）。
2.物理模型及模拟方法2.1.器件结构模拟分析的太阳电池结构如所示，衬底为250Mm厚的p型晶体硅（掺杂浓度为1.0X1017an）。n+-型纳米硅厚度为10nm（掺杂浓度为1. 0X 1019cm），n+-型纳米硅和晶体硅间的本征非晶硅缓冲层（buffer）厚度在5―120nm之间变化。
除理论极限效率计算之外，正背面反射率分别为0.1和0，无陷光结构和背场（BSF）。
我们知道，影响异质结器件光电特性的核心问题是界面缺陷电子态。我们在n+-nc-Si：H（a-Si：H）和c-Si之间引入一层“界面层”，厚度为1nm（约4个原子层），悬键态体密度约在―之间（由此可推算出界面态面密度NirtS间），在带隙中呈双Gaussian分布，电子空穴俘获截面分别为1父1014，1父1015（类施主态）和1X10cm2，10-4cm2（类受主态）旧。
表1模拟计算中所用参数正背面电极为欧姆接触，纳米硅、非晶硅和晶体硅的材料参数以及欧姆接触的载流子界面复合速率（1）各项可表示为时还有=其中等模拟参数见表1.模拟光照条件为AM1.5，locmw/cm2，有效波段范围0. 4―1.Lum（如不考虑声子助光吸收扩展，硅的长波光吸收限为1. Poisson方程和连续性方程任何双端光电子器件，无论是简单的肖特基二极管还是更为复杂的多层结构，只要正确标识了其间各层半导体的能带结构和电子态密度分布（DOS）以及电子亲合势，在稳定条件下载流子服从Fermi-Dirac统计分布规律。自由载流子浓度（n（x），p（x））受陷电子和受陷空穴浓度（nt（x），pt（x））以及电离施主和电离受主浓度（N+，ND等空间电荷的一维空间分布可表示为边界条件和数值计算方法关联的非线性微分方程组，一般难予分析求解，但在确定的边界条件下可以通过数值计算求解出X（x），￡和EFp（x）和p（x）），由此可以求出器件的各种工作参数。AMPS将器件分成若干个计算单元（AcX），并保证每一界面处计算单元（AX）不大于数值计算。边界条件为―qSnL，但由于非晶硅、纳米硅薄膜的结构复杂性和多样性，使得这类参数具有一定程度的不确定性。而晶体硅参数相对比较确定，因此我们通过改变非晶硅电子亲合势来模拟能带补偿对器件光伏特性的影响。AEc在0.05―0.60V之间变化（晶体硅的电子亲合势为的热平衡条件下的能带图。
平衡条件下，异质结两边空间电荷区内自建电势Vb可分别表示为厚度9为介电常数下表示纳米硅、非晶硅一侧，c表示晶体硅一侧。
两边空间电荷区受电中性条件的约束，XnND=XcNa，因而有即两边的自建势反比于掺杂浓度和介电常数的乘积，低掺杂的晶体硅一侧自建势较高，空间电荷区也更厚。中可以看出，晶体硅一侧耗尽区较宽（近150nm），能带弯曲或自建势主要在晶体硅一侧。
值得指出的是，由于异质结处存在能带不连续性，结区总的势垒高度并不等于空间电荷区自建电势之和。电流过程还应受到能带突变量，即能带补偿的影响。
为计算所得光伏特性随能带补偿的变化曲线，可以看出，短路电流几乎不受能带补偿的影响，而开路电压和填充因子以及光电转换效率具有类似的变化规律。随着AEc的增大，由于界面态所带来的开路电压和填充因子的减小逐渐被消除，当AEc达到0. 5eV左右时界面态的影响几乎完全被掩盖。
电池参数又恢复到无界面态时的值（n19%，Vc068V，FF>0.84）随着Ec的增大，在晶体硅一侧的模拟界面层内的费米能级由于能带弯曲而上升。当AEc增大到lishlg4l0.51寸§米能级上升到远离禁带中心接近导带底部，界面态几乎全部饱和，使得通过界面态的产生复合漏电电流下降，从而使光电转换效率、开路电压和填充因子重新得以恢复提高。我们还对理想情况（即不考虑界面态）在不同的能带补偿情况下进行了模拟计算，发现能带补偿对理想情况时短路电流、开路电压和填充因子均无影响，说明能带补偿是通过界面态来对器件产生影响的。
关于nc-Si：/crSi异质结的能带补偿，尚未见报道。但对于（a-Si：H）/c-Si异质结，内光发射测量结果支持能带主要补偿在价带的观点，而根据非晶硅、纳米硅电子亲和势的测量结果看似乎应该主要补偿在导带，因此尚无统一认识：物
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