大力發(fā)展以太陽能為主導(dǎo)的可再生能源,是解決能源危機、應(yīng)對氣候變化以及保護生態(tài)環(huán)境的有效舉措,同時也是人類尋求可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。太陽能電池能夠?qū)⑻栞椛淠苤苯愚D(zhuǎn)化為電能,其轉(zhuǎn)換效率的突破與提升對太陽能的開發(fā)利用有著積極的推動作用。然而,由于材料固有的晶粒結(jié)構(gòu)以及制造過程中特定工藝等因素的影響所產(chǎn)生的缺陷點,會降低太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率進而造成整體性能的衰退。為了給太陽能電池的設(shè)計制造提供更多有價值的參考意見,對缺陷點進行深入透徹的研究是十分必要的。絕對電致發(fā)光（EL,Electroluminescence）成像技術(shù)能夠表征太陽能電池的局部缺陷以及空間非均勻特性,二維分布式等效電路建模有助于深入理解太陽能電池的電學(xué)性能,兩者的結(jié)合為缺陷點的研究提供了全新的思路。本文測試了Si、GaAs以及CIGS太陽能電池在不同注入電流密度下的絕對EL圖像,利用HSPICE對太陽能電池的二維分布式等效電路模型進行了模擬仿真,研究了暗點缺陷與亮點缺陷處的EL強度隨注入電流密度的變化趨勢,并從電學(xué)角度將這些缺陷點的起源歸結(jié)于不同的缺陷類型。基于絕對電致發(fā)光成像與二維分布式等效電路建模,提出一種非破壞性的、可... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

019年至2024年全球可再生能源產(chǎn)能增長情況預(yù)測[1]

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文2新增產(chǎn)能的強勁反彈。報告顯示，預(yù)計在2019年至2024年期間，全球可再生能源總裝機量將增長50%，這新增的1200GW相當(dāng)于目前美國的總裝機量。而在眾多可再生能源當(dāng)中，僅太陽能一項就占到了預(yù)期增長的近60%。此外，全球光伏發(fā)電累計裝機量預(yù)計在2024年達到1.2TW，在預(yù)測期內(nèi)增長了2.5倍，而中國占增長總量的40%以上。成本的不斷削減以及全球各國大量支持性政策的出臺，必將使太陽能在未來的世界能源格局中占據(jù)主導(dǎo)地位。圖1.12019年至2024年全球可再生能源產(chǎn)能增長情況預(yù)測[1]圖1.2按國家/地區(qū)劃分的光伏產(chǎn)能增長情況[1]光伏發(fā)電能夠?qū)⑻栞椛淠苤苯愚D(zhuǎn)化為電能，是開發(fā)利用太陽能的關(guān)鍵技術(shù)。作為光伏發(fā)電的核心器件，太陽能電池一直是眾多國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。隨著

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文3全球范圍內(nèi)的競相研究，太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的記錄幾乎每年都在刷新提高[2]。盡管目前已有許多光伏材料實現(xiàn)了商業(yè)化，如晶體Si、單晶GaAs以及薄膜多晶Cu(In,Ga)Se2（CIGS）等，但由于材料固有的晶粒結(jié)構(gòu)以及制備過程中所采用的特定工藝[3-9]，在太陽能電池中普遍存在缺陷點。這些局部缺陷點不僅會導(dǎo)致太陽能電池的空間非均勻特性，而且會降低太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率[10-13]。除此之外，當(dāng)太陽能電池被安置在戶外而長期使用時，受溫度、濕度以及太陽輻照等因素的影響，缺陷點還可能會進一步惡化變差，從而造成太陽能電池整體性能的衰退[14-17]。由此可見，缺陷點已成為通往太陽能電池極限轉(zhuǎn)換效率道路上的絆腳石，其諸多不利影響不容忽視。圖1.3美國國家可再生能源實驗室（NREL）最新公布的太陽能電池最高轉(zhuǎn)換效率圖[18]太陽能電池在生產(chǎn)制造過程中對缺陷點的控制，決定著其最終的性能與質(zhì)量[19,20]。通過對太陽能電池進行檢測分析，可以在樣品試驗階段發(fā)現(xiàn)太陽能電池存在的缺陷點，進而通過改進工藝或者修改設(shè)計來確保在大規(guī)模量產(chǎn)時能夠減少缺陷點的引入。從物理學(xué)的角度來看，掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡以及能量色散X射線譜等顯微技術(shù)能夠很好地檢測出太陽能電池中的缺陷點[21,22]。然而，從電學(xué)角度對太陽能電池缺陷點進行定量分析的研究尚未廣泛開展。為了能夠給太陽能電池的設(shè)計和制造提供有指導(dǎo)意義的反饋性意見，提出一種簡易快速、高效準(zhǔn)確的缺陷點分析方法是十分必要的。

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]光伏電路的PSpice仿真與實驗研究[J]. 方波,陳蘭莉.  微型機與應(yīng)用. 2010(02)
[8]硅太陽能電池視覺檢測方法研究[J]. 張舞杰,李迪,葉峰.  計算機應(yīng)用. 2010(01)
[9]基于Pspice模擬行為模型的光伏陣列建模[J]. 王章權(quán),張超,何湘寧.  計算機仿真. 2007(08)

碩士論文
[1]基于電致發(fā)光和等效電路模型的GaAs太陽能電池分析[D]. 陳騰飛.華東師范大學(xué) 2018
[2]利用電致發(fā)光檢測晶硅太陽電池特性及電致發(fā)光法測定晶硅太陽電池少子壽命[D]. 劉霄.上海交通大學(xué) 2013



本文編號：3120065