薄膜太陽(yáng)能電池的遺傳算法優(yōu)化

【摘要】：薄膜太陽(yáng)能電池是厚度為微米數(shù)量級(jí)的太陽(yáng)能電池,因其具有用材少,吸收系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的研究與應(yīng)用。提高薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率是薄膜太陽(yáng)能電池的主要優(yōu)化目標(biāo)。光電轉(zhuǎn)化效率定義為電池輸出功率與照射到電池表面光功率的比值。提高光電轉(zhuǎn)化效率主要有兩種方法,第一種方法是在太陽(yáng)電池表面鍍一層或者多層光學(xué)性質(zhì)匹配的減反射膜,提高光的入射率,減少反射率,以增加電池對(duì)光的吸收;第二是對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),增加光在電池表面以及內(nèi)部的反射次數(shù),增加光程,進(jìn)而增加電池對(duì)光的吸收,從而提高光電轉(zhuǎn)化效率。以上兩點(diǎn)一直是人們研究的熱點(diǎn),同時(shí)也是本文主要研究?jī)?nèi)容。 首先,論文綜述了國(guó)內(nèi)外對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池的優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀,并對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)中使用的主要優(yōu)化算法(遺傳算法)進(jìn)行了原理上的簡(jiǎn)單介紹,并尋找了遺傳算法對(duì)減反膜和陷光結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的變量,為后面的工作做了初步準(zhǔn)備。 其次,詳細(xì)介紹了減反射膜和陷光結(jié)構(gòu)的基本原理,論文分別應(yīng)用了等效界面法和矩陣法計(jì)算多層膜透射率,并介紹了遺傳算法如何在減反膜優(yōu)化中的應(yīng)用。論文基于等效界面法和矩陣法對(duì)多層膜透射率進(jìn)行計(jì)算,結(jié)合遺傳算法對(duì)多層減反射膜各參數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)求解,得到了不同折射率組合的高效減反射膜系,并對(duì)高效減反射膜系折射率分布對(duì)膜系透射率的影響進(jìn)行進(jìn)一步分析,得到了高效減反射膜系各層膜折射率的分布規(guī)律。 最后,為了對(duì)太陽(yáng)能薄膜電池陷光結(jié)構(gòu)的光學(xué)過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算模擬,論文運(yùn)用了有限元法。為得到高效的陷光結(jié)構(gòu),論文選擇了遺傳算法作為優(yōu)化算法,計(jì)算的過(guò)程是基于有限元法對(duì)陷光結(jié)構(gòu)光學(xué)過(guò)程的模擬,應(yīng)用了遺傳算法對(duì)最優(yōu)結(jié)構(gòu)的尋找。通過(guò)計(jì)算模擬發(fā)現(xiàn)影響陷光效率的因素除了結(jié)構(gòu)寬度與結(jié)構(gòu)高度之外,還受結(jié)構(gòu)凸起寬度的影響,因此論文將結(jié)構(gòu)凸起寬度列入尋優(yōu)變量范圍,通過(guò)計(jì)算得到了高效的陷光結(jié)構(gòu)。 論文分別對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池減反射膜和陷光結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算,得到了高效的減反射膜系折射率分布規(guī)律和高效陷光結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù),為高效薄膜太陽(yáng)能電池的制備提供理論上的依據(jù)和指導(dǎo)。 【關(guān)鍵詞】：遺傳算法 有限元法 減反射膜 陷光結(jié)構(gòu) 薄膜太陽(yáng)能電池
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史及其基本原理11-16
• 1.2.1 薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 太陽(yáng)能電池的基本原理15-16
• 1.3 本文的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 薄膜太陽(yáng)能電池減反射膜系的優(yōu)化設(shè)計(jì)18-32
• 2.1 遺傳算法18-21
• 2.1.1 遺傳算法的基本組成部分18-21
• 2.2 減反射膜的基本原理分析21-26
• 2.2.1 減反膜21
• 2.2.2 單層膜21-23
• 2.2.3 多層膜23-26
• 2.3 遺傳算法在減反射膜設(shè)計(jì)中的應(yīng)用26-31
• 2.3.1 運(yùn)用遺傳算法計(jì)算減反射膜26-28
• 2.3.2 雙層膜計(jì)算結(jié)果分析28-29
• 2.3.3 多層膜等效遞推29-30
• 2.3.4 數(shù)值證明30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 薄膜太陽(yáng)能電池周期性矩形陷光結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)32-42
• 3.1 有限元法32-33
• 3.1.1 有限元法步驟33
• 3.2 遺傳算法與有限元法的結(jié)合33
• 3.3 遺傳算法結(jié)合有限元法對(duì)陷光結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)33-41
• 3.3.1 陷光結(jié)構(gòu)邊界條件設(shè)定及計(jì)算求解34-37
• 3.3.2 計(jì)算結(jié)果及分析37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 結(jié)論42-43
• 參考文獻(xiàn)43-47
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果47-48
• 致謝48-49
• 作者簡(jiǎn)介49

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漢能薄膜太陽(yáng)能電池 項(xiàng)目可行性通過(guò)評(píng)審    劉平 王超慧

薄膜太陽(yáng)能電池 超薄 廉價(jià) 高效    

我可再生能源研究取得新進(jìn)展    記者 馮國(guó)梧 通訊員 張國(guó)

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