谢子昂,AHMED Tanvir,陈森,张师平,闫松涛,王玉荣,裴艺丽,李莉,YEN Sros,吴平

• 1:北京科技大学数理学院
• 2:北京科技大学顺德创新学院
• 3:北京科技大学能源与环境工程学院
• 4:北京科技大学自然科学基础实验中心

摘要(Abstract)：

本文聚焦于硅基太阳能电池I-V曲线测量中常见的S形异常现象,选取晶体硅(c-Si)、多晶硅(mc-Si)与非晶硅(a-Si:H)三种典型材料体系为研究对象,系统分析其在不同结构与界面条件下出现I-V曲线S形异常的微观物理机制。通过引入界面能带工程、界面态诱导势垒、电荷积聚与载流子复合行为等理论模型,揭示了界面能带未对齐、Fermi能级钉扎及高密度缺陷态所导致的电荷输运障碍是该异常的本质成因。我们进一步结合温度依赖性分析,明确了低温条件下热发射能力减弱对S形异常增强的关键影响。教学实践方面,本文提出将S形异常引入大学物理实验课程,构建融合实验测量、理论建模与数值仿真的探究式教学模式,培养学生从现象出发反溯基础物理知识,深入研究其微观物理机制,并利用仿真工具进行性能优化的科研能力。通过多种材料体系和实验条件的比较分析,学生能够形成从器件结构出发,集合材料特性、界面物理方面的知识研究宏观输出响应。该项教学措施不仅深化了对光伏器件非理想特性的物理认知,也为大学物理实验教学改革提供了可操作性强的理论框架与实践范式。

关键词(KeyWords)： 太阳能电池;I-V曲线S形异常;界面势垒;缺陷态;实验教学改革

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 北京科技大学本科教育教学改革重点项目——光学实验课程科技融合与创新应用留学生课教学改革(JG2023M34);北京科技大学全英文教学课程建设项目——工科物理实验(KC2023QYW09);北京科技大学青年教师学科交叉研究项目——多重环境因素下太阳能电池退化行为与防护策略研究(FRF-IDRY-24-025);; 广东省基础与应用基础研究基金——特种功能高分子掺杂的全钙钛矿叠层电池研究(2024A1515110088);; 北京科技大学2025年度科技与文明中外人文交流研究开放课题资助项目——基于光学实验教学的中外学生协同育人与科技文化传播路径探索(2025KFTS001)

作者(Author): 谢子昂,AHMED Tanvir,陈森,张师平,闫松涛,王玉荣,裴艺丽,李莉,YEN Sros,吴平

DOI: 10.27024/j.wlygc.2025.07.23.01

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