基于Quokka软件的太阳能电池结构设计实验教学创新

相成娣，薛梦凡，田江敏

（杭州电子科技大学 自动化学院，浙江 杭州 310018）

1 背景

光伏发电作为清洁可再生能源的发电方式，已经成为全球各国推动能源改革与应对气候变化问题结构转型的重要手段。与其他传统能源相比，光伏发电目前的装机量远低于风力、水力及不可再生能源发电，是开发潜力最大、已开发比例最低的能源发电类型，在未来有巨大的可开发潜力[1-3]。光伏发电因不会产生污染、安全可靠等特点在近年来得到了广泛的应用与发展。随着光伏产业的发展，市场对太阳能电池转换效率的要求也越来越高。国内外许多高校与企业都投入大量资源研发新技术与新结构，太阳能电池的实验室效率与量产的转换效率得到了很大的提高，制造成本大幅下降。目前世界上最高效率的太阳能电池为转换效率26.7%的异质结背接触电池（HBC），一般主流量产电池片的效率在22.5%~22.8%之间，使用的结构是背钝化的PERC电池。近些年，随着接触钝化TopCon技术在工业上的应用，量产的转换效率有望达到24%[4-7]。

随着转换效率的不断提高，想要进一步提高效率的难度也越来越大。在进行结构设计与优化的过程中，对理论知识灵活运用的要求也越来越高。太阳能电池结构设计课程是一门偏向于技术应用的新能源课程，是设计太阳能电池片的基础。如何将基础半导体物理知识与器件相结合是这门课程的关键点。太阳能电池片制造过程中需要使用大量危险化学品与大量设备，一般学校实验室很难实现太阳能电池片结构设计的实验，无法让学生得到实践的机会。……