InGaN多結(jié)太陽(yáng)能電池仿真研究

【摘要】：當(dāng)前太陽(yáng)能電池存在的一個(gè)普遍缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率偏低，尤其是對(duì)于衛(wèi)星、宇宙飛船等太空中的應(yīng)用，由于場(chǎng)地面積非常有限，所以采用高轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)能電池帶來(lái)的好處是不言而喻的。目前高轉(zhuǎn)換效率太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)是多結(jié)太陽(yáng)能電池，也叫串聯(lián)式太陽(yáng)能電池，InGaN通過(guò)改變In組份可以實(shí)現(xiàn)禁帶寬度從0.7eV到3.4eV的連續(xù)變化，這點(diǎn)非常適合制作多結(jié)太陽(yáng)能電池，而且有實(shí)驗(yàn)表明InGaN具有比GaAs更強(qiáng)的抗輻照特性，更適合太空應(yīng)用。 本文首先講了太陽(yáng)能電池的一些基礎(chǔ)知識(shí)，然后對(duì)GaN和InGaN的材料參數(shù)及InGaN多結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。本文的研究成果主要有： 1)關(guān)于GaN和InGaN材料折射率參數(shù)n和消光系數(shù)k的模型，本文通過(guò)學(xué)習(xí)和改進(jìn)以往模型，建立了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更相符的n和k的模型。同時(shí)，本文重新擬合了GaN和InGaN材料電子低場(chǎng)遷移率模型中的參數(shù)，使其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近。 2）本文分別建立了InGaN單結(jié)、雙結(jié)和三結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)模型，并利用Silvaco Atlas軟件對(duì)其進(jìn)行了仿真及結(jié)果分析，在AM1.5太陽(yáng)光譜1倍光強(qiáng)下，分別實(shí)現(xiàn)了24.6%、32%和36%的高轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)對(duì)各結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池進(jìn)行聚光下仿真，轉(zhuǎn)換效率都有明顯提升，最后分析了少子壽命的影響，得出適當(dāng)提高少子壽命會(huì)使轉(zhuǎn)換效率有較明顯提升的結(jié)論。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 多結(jié) 串聯(lián) InGaN 折射率
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 太陽(yáng)能10-11
• 1.3 太陽(yáng)能電池發(fā)展概況及種類(lèi)11-13
• 1.3.1 第一代太陽(yáng)能電池11-12
• 1.3.2 第二代太陽(yáng)能電池12-13
• 1.3.3 第三代太陽(yáng)能電池13
• 1.4 InGaN 多結(jié)太陽(yáng)能電池的研究背景及原因13-14
• 1.5 論文主要研究工作14-15
• 第二章 太陽(yáng)能電池基本原理及概念15-21
• 2.1 太陽(yáng)能電池基本原理15-17
• 2.1.1 p-n 結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的產(chǎn)生15-16
• 2.1.2 光照下的 p-n 結(jié)16
• 2.1.3 光生載流子輸運(yùn)過(guò)程中影響轉(zhuǎn)換效率的因素16-17
• 2.2 太陽(yáng)能電池特性參數(shù)17-19
• 2.3 太陽(yáng)輻射光譜及太陽(yáng)常數(shù)19-21
• 2.3.1 太陽(yáng)輻射光譜19-20
• 2.3.2 太陽(yáng)常數(shù)20-21
• 第三章 材料參數(shù)模型建立及計(jì)算21-37
• 3.1 折射參數(shù)模型21-28
• 3.1.1 折射參數(shù)的定義21-22
• 3.1.2 GaN 和 InGaN 折射率參數(shù) n 的模型22-24
• 3.1.3 GaN 和 InGaN 消光系數(shù) k 的模型24-28
• 3.2 GaN 和 InGaN 低場(chǎng)遷移率模型28-30
• 3.3 極化效應(yīng)30-36
• 3.3.1 極化的產(chǎn)生31-32
• 3.3.2 極化電荷的計(jì)算32-34
• 3.3.3 極化電荷計(jì)算結(jié)果34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 太陽(yáng)能電池模型及 silvaco 仿真分析37-57
• 4.1 太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)原則37-40
• 4.2 單結(jié) InGaN 太陽(yáng)能電池模型建立及 silvaco 仿真結(jié)果分析40-45
• 4.3 雙結(jié) InGaN 太陽(yáng)能電池模型建立及 silvaco 仿真結(jié)果分析45-51
• 4.3.1 隧道結(jié)45-47
• 4.3.2 模型建立及仿真結(jié)果分析47-51
• 4.4 三結(jié) InGaN 太陽(yáng)能電池模型建立及 silvaco 仿真結(jié)果分析51-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 致謝59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64

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