基于硅納米線的PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化及實驗研究

高中亮，耿奇，王哲，高婷，李英峰，陳雷，李美成*

（1. 華北電力大學(xué)新能源學(xué)院，北京市 昌平區(qū) 102206；2. 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，山東省 淄博市 255000；3. 華北電力大學(xué)數(shù)理學(xué)院，北京市 昌平區(qū) 102206）

0 引言

p 型有機(jī)材料聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)和n 型Si 形成異質(zhì)接觸，實現(xiàn)載流子分離，再結(jié)合上下電極組成硅基雜化太陽電池PEDOT:PSS/Si[1-3]。由于PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池結(jié)合了有機(jī)、無機(jī)的雙重優(yōu)勢，因此異質(zhì)結(jié)可采用低溫溶液的方法制備，這極大地簡化了太陽電池的組裝工藝，降低了制備成本，成為硅基太陽電池的發(fā)展趨勢。

由于受硅材料本身光學(xué)性質(zhì)的限制，需要通過微納結(jié)構(gòu)增強(qiáng)太陽電池的光吸收、提升轉(zhuǎn)換效率[4-6]。傳統(tǒng)硅基太陽電池中的微納陷光結(jié)構(gòu)，如金字塔、硅納米線(silicon nanowires，SiNWs)、圓錐、圓柱、納米孔洞等，在PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池中也具有良好的陷光效果[7-12]。其中SiNWs可以在全光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)較好的陷光效果，具有獨特的光學(xué)優(yōu)勢[13-14]。

在基于SiNWs 的PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池中，僅有SiNWs頂端與PEDOT:PSS接觸形成異質(zhì)結(jié)，其他部分的SiNWs 表面暴露在空氣中，極易形成表面復(fù)合中心[15-17]。載流子的輸運(yùn)需要經(jīng)過細(xì)長的SiNWs，在這個過程中部分載流子會被具有較大比表面積的SiNWs 表面捕獲而復(fù)合。另外，太陽電池的串聯(lián)電阻也會隨著SiNWs 長度的增加而增大，使得載流子輸運(yùn)過程中產(chǎn)生過多的能量損耗。研究由SiNWs 長度造成的載流子復(fù)合和串聯(lián)電阻對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池性能的影響規(guī)律，對基于SiNWs 的硅基太陽電池具有重要指導(dǎo)意義。

本文采用有限體積法(finite volume method，F(xiàn)VM)對PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池的器件性能進(jìn)行模擬，分別對由SiNWs 長度造成的表面復(fù)合和串聯(lián)電阻進(jìn)行研究，得到PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的性能參數(shù)，包括開路電壓VOC、短路電流密度JSC、填充因子(fill factor，F(xiàn)F)、轉(zhuǎn)換效率η和電流密度-電壓(J-V)曲線。另外，在實驗中制備了具有不同長度SiNWs 陣列的PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池，以驗證模擬結(jié)果。

1 光學(xué)性能分析

含SiNWs 的PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池的結(jié)構(gòu)和等效折射率分布如圖1 所示，SiNWs 的陷光性能可以通過等效介質(zhì)理論(effective medium approximation，EMA)進(jìn)行分析，等效介質(zhì)的計算公式如下：

圖1 含SiNWs的PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的結(jié)構(gòu)和等效折射率分布Fig. 1 Structure and equivalent refractive index distribution of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with SiNWs

當(dāng)SiNWs在空氣中時，f1是SiNWs填充體積；n1是硅的折射率；n是等效折射率；n2是空氣的折射率[18-20]。

通過計算可以獲得如圖1 右側(cè)所示的等效折射率變化圖像，其中SiNWs 陣列的等效折射率可以通過SiNWs的密度和形狀進(jìn)行任意調(diào)控[21]。

根據(jù)式(1)計算得到不同f1條件下SiNWs 的等效折射率，其與波長的關(guān)系如圖2 所示，計算中所使用的硅、空氣的折射率來自文獻(xiàn)[6, 22]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)控SiNWs 密度可以實現(xiàn)等效折射率在硅和空氣之間任意調(diào)控。最上層的PEDOT:PSS 薄膜的折射率更接近于空氣，合理調(diào)控SiNWs等效折射率可以進(jìn)一步增強(qiáng)PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的光學(xué)性能。同時，SiNWs 具有較好的聚光效果，對短波范圍內(nèi)光響應(yīng)較好[23-27]。根據(jù)前期凈輻射計算方法和等效介質(zhì)理論可以證明，SiNWs 陣列通過合適的調(diào)控能夠?qū)崿F(xiàn)良好的陷光效果。

圖2 不同f1條件下SiNWs陣列的等效折射率與波長的關(guān)系Fig. 2 Relationship between equivalent refractive index and wavelength of SiNWs array under different f1

因此，可認(rèn)為SiNWs 的光學(xué)性能可調(diào)性非常大，光學(xué)性能優(yōu)異。對于基于SiNWs 的PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，應(yīng)重點研究SiNWs 造成的電學(xué)性能損失。在保證光吸收的前提下，通過優(yōu)化SiNWs 來降低電學(xué)性能損失，是進(jìn)一步提升PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池性能的方法。

2 器件性能模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1 器件模擬方法及參數(shù)

通過COMSOL Multiphysics 5.6 軟件建立的2維半導(dǎo)體模型，對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的器件進(jìn)行模擬，并采用FVM進(jìn)行計算。圖3為含SiNWs的PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池結(jié)構(gòu)和載流子輸運(yùn)過程示意圖。根據(jù)圖3對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池進(jìn)行建模，其中硅片的厚度設(shè)置為100 μm，光生載流子根據(jù)式(2)進(jìn)行設(shè)置。

圖3 含SiNWs的PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池結(jié)構(gòu)和載流子輸運(yùn)過程示意圖Fig. 3 Schematic diagram of structure and carrier transport process of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with SiNWs

式中：z是硅表面到內(nèi)部的深度；λ是波長；α(λ)是光吸收系數(shù)，定義為

其中κ(λ)是折射率的虛部；?(λ)定義為

其中h是普朗克常數(shù)，c是光速，F(xiàn)(λ)是AM 1.5G光譜。將表面復(fù)合設(shè)置在SiNWs、硅表面與空氣接觸的界面處。

對載流子輸運(yùn)過程及其對器件性能的影響進(jìn)行分析，PEDOT:PSS/Si 異質(zhì)接觸實現(xiàn)載流子分離，空穴通過漂移運(yùn)動流向PEDOT:PSS 薄膜后被銀柵線電極收集，電子通過擴(kuò)散運(yùn)動流向硅背表面后被銀電極收集。在這個過程中，SiNWs是載流子輸運(yùn)過程中重要的通道。SiNWs 的直徑從幾十納米到幾百納米不等，載流子在輸運(yùn)過程中很容易被硅表面的陷阱所俘獲，產(chǎn)生載流子表面復(fù)合。另外，SiNWs 在太陽電池中也會產(chǎn)生較大的串聯(lián)電阻，影響太陽電池的電學(xué)性能。表面復(fù)合和串聯(lián)電阻都會隨SiNWs 長度的增加而增大。

PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的器件仿真主要圍繞Si 表面復(fù)合速率、SiNWs 的表面復(fù)合和SiNWs 的串聯(lián)電阻對太陽電池的性能影響展開。SiNWs 陣列具有非常好的光吸收性能，研究中將太陽電池的光吸收都設(shè)置為1，模擬共分為3 組，每組模擬的關(guān)鍵參數(shù)如表1所示。

表1 PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池模擬的關(guān)鍵參數(shù)Tab. 1 Key parameters of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell simulation

2.2 表面復(fù)合對太陽電池性能的影響

1）表面復(fù)合速率對太陽電池性能的影響

表面載流子復(fù)合速率直接影響太陽電池的電流輸出，隨著表面復(fù)合速率的增加，短路電流密度JSC會逐漸降低。從太陽電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，表面復(fù)合速率會影響中性區(qū)域復(fù)合相關(guān)的暗態(tài)飽和電流I01，表面復(fù)合速率越大，I01越大。根據(jù)太陽電池的等效電路圖，可以得到開路電壓VOC與I01之間的關(guān)系：

式中：k為玻爾茲曼常數(shù)；T為溫度；q為一個電荷的電量；ISC為短路電流。隨著表面復(fù)合速率增加，ISC逐漸減小，I01逐漸增大，VOC會逐漸減小。

當(dāng)SiNWs 的長度為1 000 nm，SiNWs 表面復(fù)合速率從0 cm/s 增至2 000 cm/s 時，PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的J-V曲線、性能參數(shù)變化趨勢分別如圖4、5 所示。PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池在不同表面復(fù)合速率下的性能參數(shù)如表2所示。

表2 PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同表面復(fù)合速率下的性能參數(shù)Tab. 2 Performance parameters of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with different surface recombination rates

圖4 SiNWs長度為1 000 nm的PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同表面復(fù)合速率下的J-V曲線Fig. 4 J-V curves of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with SiNWs length of 1 000 nm at different surface recombination rates

從圖5 可以看出：JSC隨著表面復(fù)合速率增大呈現(xiàn)出一種線性變化趨勢，從33.24 mA/cm2降低到30.40 mA/cm2，變化相對較小；VOC隨著表面復(fù)合速率的增大先快速下降后緩慢下降，從579 mV降低到460 mV，降幅較大；FF、η與VOC具有相似的變化規(guī)律，隨著表面復(fù)合速率的增大，F(xiàn)F從80.26%降低到61.20%，η從15.45%降低到8.56%。

圖5 SiNWs長度為1 000 nm時PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的性能參數(shù)隨表面復(fù)合速率變化的規(guī)律Fig. 5 Variation of performance parameters of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with surface recombination rates when SiNWs length is 1 000 nm

綜上所述，表面復(fù)合速率對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的性能影響較大。因此，對SiNWs 表面進(jìn)行鈍化、減少表面復(fù)合，是提升PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池性能的有效手段。

2）SiNWs長度對太陽電池性能的影響

當(dāng)硅表面的載流子表面復(fù)合速率難以降低到0 cm/s 時，應(yīng)對SiNWs 長度進(jìn)行優(yōu)化，在保證光吸收的同時實現(xiàn)較低的載流子復(fù)合。因此，在表面復(fù)合速率一定時，研究SiNWs 長度對PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池性能的影響規(guī)律具有一定意義。

在表面復(fù)合速率為1 000 cm/s，SiNWs長度從0 nm增至1 000 nm時，PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的J-V曲線、性能參數(shù)變化趨勢分別如圖6、7所示。可以看出，隨著SiNWs長度的增加，VOC變化尤為明顯，尤其是在0~200 nm。SiNWs 長度為0 nm 是指無SiNWs，沒有硅表面暴露在空氣中，表面復(fù)合速率為0 cm/s。SiNWs 長度在0~200 nm對應(yīng)的JSC變化較小，這也說明表面復(fù)合速率對JSC的影響較小。

圖6 表面復(fù)合速率為1 000 cm/s時PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同SiNWs長度下的J-V曲線Fig. 6 J-V curves of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with different SiNWs lengths at the surface recombination rate of 1 000 cm/s

圖7 表面復(fù)合速率為1 000 cm/s時PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池性能參數(shù)隨SiNWs長度變化的規(guī)律Fig. 7 Variation of performance parameters of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with SiNWs lengths when the surface recombination rate is 1 000 cm/s

PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同SiNWs長度下的性能參數(shù)如表3 所示。當(dāng)光吸收設(shè)置為100%，僅從表面復(fù)合速率方面分析JSC時，發(fā)現(xiàn)有無SiNWs對JSC的影響不大，只有在SiNWs長度從800 nm 增至1 000 nm 時，JSC才出現(xiàn)較快下降，從32.81 mA/cm2降低到31.78 mA/cm2，降低了1.03 mA/cm2。有無SiNWs 對VOC的影響較大，當(dāng)SiNWs長度從0 nm增至200 nm時，VOC從579 mV降至530 mV，降低了49 mV；隨著SiNWs長度繼續(xù)增加，VOC下降速度逐漸減緩。有無SiNWs 對FF 的影響也較大，當(dāng)SiNWs 長度從0 nm 增加到200 nm 時，F(xiàn)F 從82.02%降至73.63%，降低了8.39%。當(dāng)SiNWs長度從0 nm增加到1 000 nm時，η從16.07%降至10.30%，降低了35.90%。

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表3 PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同SiNWs長度下的性能參數(shù)Tab. 3 Performance parameters of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with different SiNWs lengths

這2 組實驗證明了在光吸收一定時，表面復(fù)合速率對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池性能影響最大的參數(shù)是VOC，因此其對太陽電池轉(zhuǎn)換效率的影響很大。由此可知，首先應(yīng)控制表面復(fù)合速率，其次應(yīng)調(diào)控SiNWs 長度，控制總的表面復(fù)合是提升具有SiNWs 的PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池性能的有效手段。

2.3 串聯(lián)電阻對太陽電池性能的影響

由于SiNWs 直徑較小，SiNWs 長度的增加也會帶來串聯(lián)電阻的增加，因此，第3 組模擬實驗重點研究SiNWs 長度造成的串聯(lián)電阻對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池性能的影響。

當(dāng)表面復(fù)合速率為0 cm/s時，不同SiNWs長度下PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的J-V曲線如圖8所示。可以發(fā)現(xiàn)，SiNWs 長度的增加主要影響FF，對J-V曲線整體的影響非常小。

圖8 無表面復(fù)合條件PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同SiNWs長度下的J-V曲線Fig. 8 J-V curves of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell without surface recombination under different SiNWs lengths

當(dāng)表面復(fù)合速率為0 cm/s 時，PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池的性能參數(shù)隨SiNWs 長度的變化趨勢如圖9所示，具體參數(shù)如表4所示。從圖9、表4 可以看出：隨著SiNWs 長度增加，VOC未變化；JSC隨著SiNWs長度增加而減小，但變化幅度非常小，僅有0.6 mA/cm2；相比之下，SiNWs 長度的增加對FF 的影響較大，當(dāng)SiNWs 長度從0 nm 增至1 000 nm時，F(xiàn)F從82.02%降至80.26%。

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表4 無表面復(fù)合條件PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在SiNWs長度下的性能參數(shù)Tab. 4 Performance parameters of PEDOT:PSS/Sihybrid solar cell without surface recombination under different SiNWs lengths

圖9 PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池性能參數(shù)隨SiNWs長度變化的規(guī)律Fig. 9 Variation of performance parameters of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with SiNWs lengths

綜上可知，由SiNWs 長度造成的串聯(lián)電阻對PEDOT:PSS/Si性能的影響較小。因此，在無法降低表面復(fù)合速率時，應(yīng)盡可能地對SiNWs 進(jìn)行優(yōu)化，在保證光吸收的情況下降低電學(xué)損耗，這對于提升基于SiNWs 的PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池性能更有效。

3 實驗結(jié)果與討論

在前面的模擬實驗中，為了探究SiNWs 對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池電學(xué)性能的影響，將太陽電池的光吸收設(shè)置為100%，實際上光學(xué)性能會隨著SiNWs 長度的變化而變化。因此，需要在實驗中考慮光學(xué)性能的影響，進(jìn)一步優(yōu)化PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池中的SiNWs。

3.1 器件制備及表征

硅片采用單面拋光，電阻率為1~5 Ω?cm，硅片經(jīng)過切片、清洗后采用金屬輔助刻蝕的方法制備SiNWs，采用旋涂的方法[28]制備PEDOT:PSS 薄膜。通過磁控濺射的方法沉積上表面銀柵線電極和背表面銀電極[29-31]。器件制備和表征所使用的設(shè)備有KW-4A勻膠機(jī)、Q150T磁控濺射儀、XE-100太陽光模擬器、K2400有源表、QE-R量子效率測試儀和SU8010 掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)。

通過SEM 對不同反應(yīng)時間下SiNWs 制備的PEDOT:PSS/Si異質(zhì)結(jié)接觸界面進(jìn)行表征，結(jié)果如圖10所示，上層的薄膜是PEDOT:PSS，下層的薄膜是Si，中間的薄膜是通過金屬輔助方法刻蝕的SiNWs，從左到右刻蝕時間依次增加，獲得的SiNWs長度分別為0、246、371、617、938 nm。

圖10 不同SiNWs長度下PEDOT:PSS/Si異質(zhì)結(jié)接觸界面的SEM圖像Fig. 10 SEM images of contact interface of PEDOT:PSS/Si heterojunction with different SiNWs lengths

不同SiNWs 長度下的太陽電池光學(xué)性能不同，在沒有沉積PEDOT:PSS薄膜時，對不同長度的SiNWs 進(jìn)行反射率的測量，結(jié)果如圖11 所示。可以看出：無SiNWs 的硅表面反射率較高，最低反射率也在40%左右；當(dāng)有SiNWs時，反射率迅速下降，其中當(dāng)SiNWs長度為246 nm時，最高反射率降到20%左右；當(dāng)SiNWs長度增加到371 nm時，大部分波長范圍的反射率已經(jīng)接近0；反射率在400 nm 處有一個小的突變，這與圖2 折射率的變化趨勢一致。隨著SiNWs 長度的增加，雖然反射率逐漸降低，但是帶來的光吸收增量逐漸減少。因此，需要對SiNWs 進(jìn)行優(yōu)化，在保證光吸收的情況下盡可能降低電學(xué)損失。

圖11 不同長度下SiNWs陣列的反射光譜Fig. 11 Reflectance spectra of SiNWs array with different lengths

3.2 器件的光電性能及討論

不同SiNWs 長度下PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池的電學(xué)輸出特性如圖12所示，具體性能參數(shù)如表5 所示。圖12(a)表明，隨著SiNWs 長度的增加，VOC逐漸下降，JSC呈現(xiàn)上升趨勢，F(xiàn)F 逐漸下降，這種規(guī)律與模擬結(jié)果一致。無SiNWs時的VOC為593 mV；當(dāng)SiNWs 長度為246 nm 時，VOC降低到572 mV，降幅較大；當(dāng)SiNWs 長度為938 nm時，VOC降低到544 mV，這主要是由于SiNWs 長度的增加增大了SiNWs 的表面積，帶來了更多的表面復(fù)合。

表5 PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同SiNWs長度下的性能參數(shù)Tab. 5 Performance parameters of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with different SiNWs lengths

由表5可知，當(dāng)SiNWs長度為0 nm時，JSC為27.17 mA/cm2，當(dāng)SiNWs 長度增加到246 nm 時，JSC增加到31.16 mA/cm2，增加了3.99 mA/cm2，增幅較大，這部分電流是SiNWs 增強(qiáng)的光吸收造成的。隨著SiNWs 長度的增加，JSC雖然持續(xù)增加，但增幅變慢，這是由于光吸收的增益逐漸減弱，電學(xué)損失逐漸增大。圖12(b)表明，無SiNWs 時，JSC較低，隨著SiNWs 長度的增加，JSC逐漸增大，這也證明了隨著SiNWs 長度的增加，電學(xué)損失逐漸增大。

(b) 無光照下的J-V曲線

圖13是基于SiNWs 陣列的PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池在不同SiNWs 長度下的光譜特性。不同SiNWs 長度對應(yīng)不同的外量子效率光譜，這是由不同長度的SiNWs 陣列產(chǎn)生的光學(xué)特性造成的。無SiNWs的外量子效率光譜在波長為500 nm時較高，其他波長對應(yīng)的外量子效率較低；當(dāng)有SiNWs時，外量子效率在整個波長范圍內(nèi)都較高。從積分電流密度上可以發(fā)現(xiàn)，SiNWs 陣列對電流密度有很好的增強(qiáng)作用，但是隨著SiNWs 的長度的增加，增強(qiáng)作用逐漸減弱。

圖13 PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同SiNWs長度下的光譜特性Fig. 13 Spectral characteristics of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cell with different SiNWs lengths

PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池的反射率在無SiNWs、波長為500 nm 左右時最低，其他波長對應(yīng)的反射率較高，這是由于PEDOT:PSS薄膜起到了減少反射的作用。當(dāng)SiNWs長度為246 nm、波長為600 nm左右時，反射率最高，但是其他波長對應(yīng)的反射率較低。但是隨著SiNWs 長度的增加，整個光譜的反射率都在10%左右，對光吸收的影響逐漸減弱。

表5中數(shù)據(jù)是從6 組實驗共30 個太陽電池參數(shù)中選取的，6 組PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池在不同SiNWs長度下的電學(xué)輸出參數(shù)分布如圖14所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，SiNWs長度對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池性能的影響具有規(guī)律性。從實驗數(shù)據(jù)上分析，隨著SiNWs 長度的增加，電池性能的主要影響從光學(xué)方面轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)方面。最佳的η是12.88%，對應(yīng)的最佳SiNWs長度為246 nm，在這個長度范圍內(nèi)的SiNWs 陣列都可以獲得較好的PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池性能。

圖14 6組PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池在不同SiNWs長度下的電學(xué)輸出參數(shù)分布Fig. 14 Electrical output parameter distributions of six groups of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells with different SiNWs lengths

4 結(jié)論

通過對PEDOT:PSS/Si雜化太陽電池中SiNWs進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)：表面復(fù)合速率是影響PEDOT:PSS/Si 雜化太陽電池性能的重要因素；由SiNWs長度造成的串聯(lián)電阻對太陽電池性能的影響較?。浑S著SiNWs 長度增加，影響太陽電池性能的主要因素從光學(xué)方面轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)方面。具體結(jié)論如下：

1）表面復(fù)合主要影響VOC，當(dāng)硅表面具有SiNWs 時，表面復(fù)合速率的增加會使VOC快速下降，進(jìn)而導(dǎo)致η最多降低了45.59%。

2）SiNWs長度的增加雖然會增加光吸收，但產(chǎn)生的表面復(fù)合對太陽電池性能的負(fù)面影響更大。當(dāng)表面復(fù)合速率一定時，增加SiNWs 長度會使得VOC快速降低，進(jìn)而導(dǎo)致η最多降低了35.90%。

3）SiNWs長度的增加產(chǎn)生的串聯(lián)電阻對電池性能的影響較小，主要影響FF。當(dāng)無表面復(fù)合時，SiNWs 長度的增加對VOC幾乎沒有影響，對FF的影響較小，降幅僅為2.14%。

4）實驗結(jié)果與模擬結(jié)果具有一致的規(guī)律，獲得的最佳SiNWs長度為246 nm左右，隨著SiNWs長度的增加，JSC會持續(xù)增加，但增幅逐漸減弱，VOC和FF 持續(xù)降低，η呈現(xiàn)出先增加后減弱的趨勢，最高η為12.88%。