超高效納米天線太陽能電池

【摘要】： 目前出現(xiàn)過的所有太陽能電池在原理上大都依靠的是光生伏特效應(yīng),通過太陽光子“撞擊”光電材料實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化,但考慮到太陽光譜范圍很寬,這種方式往往意味著在成本與效率之間的顧此失彼,而且也很難達到高效。從波粒二象性的角度考慮,太陽光理應(yīng)可以從波動的角度加以吸收、利用。本論文利用天線原理和納米科技最新進展,設(shè)計了一整套納米天線太陽能電池方案,發(fā)現(xiàn)天線太陽能電池可以達到極高的光電轉(zhuǎn)化效率,而且目前已經(jīng)具備了實現(xiàn)這種太陽能電池的條件。具體而言本論文主要分四個章節(jié)加以闡述: 第一章中,論文主要闡述了太陽能電池的發(fā)展歷程以及納米科技在該領(lǐng)域中的重要作用; 第二章中,論文首先系統(tǒng)介紹了前人在天線太陽能電池領(lǐng)域的相關(guān)思想和理論模型,指出了其缺陷以及未能真正實現(xiàn)天線太陽能電池的原因。然后給出了一整套納米天線太陽能電池的設(shè)計方案,其中包括設(shè)計優(yōu)化的電池單元、電池單元的仿真處理、極為關(guān)鍵的整流問題、提高電池單元感應(yīng)電壓、電池單元的互聯(lián)、極化匹配問題等。本文在方案中解決了設(shè)計天線太陽能電池的一系列關(guān)鍵難點,如避免高頻交流電趨膚效應(yīng)損耗、與天線融合的具有超高響應(yīng)頻率的微小整流器的精確加工方法等。CST2006仿真結(jié)果顯示,該納米天線太陽能電池單元可實現(xiàn)71.4%的光電轉(zhuǎn)化效率; 第三章中,論文介紹了加工這種太陽能電池需要用到的主要納米加工手段:納米壓印技術(shù)和薄膜技術(shù),然后通過實例闡述了加工這種納米天線太陽能的工藝流程; 最后一章對本論文所作的創(chuàng)新工作以及解決的問題做了總結(jié),然后對該領(lǐng)域未來發(fā)展以及對其他領(lǐng)域的影響作了展望。 【關(guān)鍵詞】：納米科技 天線 MIM二極管 太陽能電池 納米壓印
【學位授予單位】：北京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第一章 緒論6-12
• 1.1 納米科技背景介紹6
• 1.2 太陽能電池背景介紹6-7
• 1.2.1 傳統(tǒng)太陽能電池原理7
• 1.3 納米科技與太陽能電池7-10
• 1.4 選題背景10
• 參考文獻10-12
• 第二章 納米天線太陽能電池12-35
• 2.1 天線太陽能電池發(fā)展歷程12-14
• 2.1.1 第一個實用的轉(zhuǎn)換天線12
• 2.1.2 衛(wèi)星能量傳送系統(tǒng)12-13
• 2.1.3 最早的天線太陽能電池模型13
• 2.1.4 美國Marks 的天線太陽能電池13-14
• 2.1.5 最新進展14
• 2.2 納米天線太陽能電池結(jié)構(gòu)14-16
• 2.2.1 基底14-15
• 2.2.2 光電轉(zhuǎn)化層15-16
• 2.3 納米天線太陽能電池原理與設(shè)計方案16-33
• 2.3.1 電池單元設(shè)計16-18
• 2.3.2 電池單元仿真處理18-22
• 2.3.3 整流問題22-26
• 2.3.4 感應(yīng)電壓26-28
• 2.3.5 電池單元的互聯(lián)28-30
• 2.3.6 極化匹配問題30-31
• 2.3.7 納米螺旋天線太陽能電池仿真31-33
• 參考文獻33-35
• 第三章 制備納米天線太陽能電池35-43
• 3.1 納米加工手段35-39
• 3.1.1 納米壓印35-38
• 3.1.2 薄膜技術(shù)38-39
• 3.2 納米天線太陽能電池制備方案39-41
• 參考文獻41-43
• 第四章 總結(jié)與展望43-44
• 4.1 總結(jié)43
• 4.2 展望43-44
• 研究生階段主要學術(shù)成果與獎勵44-45
• 附錄45-46
• 致謝46-47

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