新型銅氧化物薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的模擬研究

【摘要】：銅氧化物是一種具有很大應(yīng)用潛力的光伏材料,其中Cu2O和CuO最具有研究?jī)r(jià)值。CuO的禁帶寬度在1.2～1.9 eV之間,Cu2O的禁帶寬度在2.0～2.5 eV之間,都與太陽(yáng)光譜很匹配。但有關(guān)銅氧化物薄膜的研究還很少見(jiàn)報(bào)道,尤其是基于銅氧化物薄膜電池的模擬研究。因此,借助模擬工具進(jìn)一步深入研究銅氧化物薄膜的光學(xué)特性,探索電池的結(jié)構(gòu)參數(shù)是一個(gè)推動(dòng)新型薄膜電池發(fā)展的重要研究課題。本文采用AMPS-1D軟件對(duì)新型銅氧化物薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池進(jìn)行了模擬,并建立了3種太陽(yáng)能電池模型,包括：Cu2O/石墨烯薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,CuO/石墨烯薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,p-i-n結(jié)構(gòu)的銅氧化物太陽(yáng)能電池。對(duì)于Cu2O/石墨烯薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,本文主要探討了Cu2O薄膜厚度、Cu2O薄膜缺陷濃度、環(huán)境溫度以及海水對(duì)電池表面的污染的影響；對(duì)于CuO/石墨烯薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,主要探討了CuO薄膜厚度、CuO薄膜缺陷濃度以及環(huán)境溫度對(duì)電池的影響；對(duì)于p-i-n結(jié)構(gòu)的銅氧化物太陽(yáng)能電池,主要探討了i型層厚度對(duì)電池性能的影響。模擬結(jié)果表明,對(duì)于Cu2O/石墨烯薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,Cu2O薄膜的最佳厚度范圍為2000～2100 nm,其最佳缺陷濃度范圍為9×1015～1×1016 cm-3,太陽(yáng)能電池的工作環(huán)境溫度最佳選擇范圍為295～310 K,在理想情況下,得到的最大轉(zhuǎn)換效率為0.803%。對(duì)于CuO/石墨烯薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池,CuO薄膜的最佳厚度范圍為3000～4000 nm,其最佳缺陷濃度范圍為6×1016～8×1016cm-3,電池的工作環(huán)境溫度最佳范圍為315～330 K,理想情況下電池最大轉(zhuǎn)換效率為0.320%。對(duì)于p-i-n結(jié)構(gòu)的銅氧化物太陽(yáng)能電池,太陽(yáng)能電池i型層厚度的最佳選擇范圍為1100～1200 nm,此時(shí)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的最大值為1.340%。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 銅氧化物 AMPS-1D 厚度 缺陷濃度 環(huán)境溫度
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-12
• 1.1 研究背景與意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵問(wèn)題11-12
• 第2章 基于AMPS-1D的太陽(yáng)能電池模擬12-30
• 2.1 太陽(yáng)能電池的基本原理12-16
• 2.1.1 太陽(yáng)光譜12-13
• 2.1.2 半導(dǎo)體的光吸收與復(fù)合機(jī)制13-16
• 2.1.3 太陽(yáng)能電池的特性參數(shù)16
• 2.2 太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)16-18
• 2.3 基于AMPS-1D的太陽(yáng)能電池電學(xué)模型及方程18-20
• 2.4 AMPS-1D軟件的使用方法20-30
• 第3章 Cu_2O/石墨烯異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的模擬30-52
• 3.1 Cu_2O薄膜的特性30-31
• 3.2 Cu_2O薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的建模31-32
• 3.2.1 電池結(jié)構(gòu)31
• 3.2.2 材料模擬參數(shù)31-32
• 3.3 模擬結(jié)果與分析32-51
• 3.3.1 Cu_2O薄膜厚度對(duì)電池性能的影響32-37
• 3.3.2 Cu_2O薄膜缺陷濃度對(duì)電池性能的影響37-43
• 3.3.3 海洋環(huán)境溫度對(duì)電池性能的影響43-47
• 3.3.4 海水對(duì)電池表面的污染帶來(lái)的影響47-51
• 3.4 小結(jié)51-52
• 第4章 CuO/石墨烯異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的模擬52-67
• 4.1 CuO薄膜的特性52
• 4.2 CuO薄膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的建模52-53
• 4.2.1 電池結(jié)構(gòu)52-53
• 4.2.2 材料模擬參數(shù)53
• 4.3 模擬結(jié)果與分析53-66
• 4.3.1 CuO薄膜厚度對(duì)電池性能的影響53-57
• 4.3.2 CuO薄膜缺陷濃度對(duì)電池性能的影響57-62
• 4.3.3 海洋環(huán)境溫度對(duì)電池性能的影響62-66
• 4.4 小結(jié)66-67
• 第5章 p-i-n結(jié)構(gòu)銅氧化物太陽(yáng)能電池的模擬67-73
• 5.1 p-i-n結(jié)構(gòu)銅氧化物太陽(yáng)能電池的建模67-68
• 5.1.1 電池結(jié)構(gòu)67
• 5.1.2 材料模擬參數(shù)67-68
• 5.2 模擬結(jié)果與分析68-71
• 5.3 小結(jié)71-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-77

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