【摘要】：適應(yīng)全球能源和環(huán)保新要求,太陽能等清潔低碳新能源正在快速發(fā)展,光伏產(chǎn)業(yè)迎來黃金期,中國成為世界最大光伏生產(chǎn)國。光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域,例如:新能源汽車充電樁、太陽能汽車、太陽能船舶、交通/鐵路信號燈等。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要問題是太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率較低且價格高。突破技術(shù)制約、降低成本,對光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新具有重大意義。本文在國家自然科學(xué)基金面上項目“高轉(zhuǎn)換效率CdTe薄膜太陽能電池關(guān)鍵科學(xué)問題及電池制備”(51272247)和4項湖北省級光伏相關(guān)項目的資助下,選擇CdTe薄膜太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)為研究對象,針對光伏發(fā)電系統(tǒng)核心技術(shù)問題—CdTe薄膜太陽能電池性能與MPPT控制方法進(jìn)行研究。本文建立CdTe薄膜太陽能電池工程模型用以優(yōu)化設(shè)計方案,提出一種適合CdTe薄膜太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)的MPPT邏輯控制法,提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和發(fā)電效率。本文完成的主要工作和取得的研究結(jié)果如下:(1)針對“高轉(zhuǎn)換效率的CdTe薄膜太陽能電池性能”問題,通過摻雜Cu對CdTe薄膜太陽能電池性能影響的試驗研究,提出了摻雜Cu來提高CdTe薄膜太陽能電池的高轉(zhuǎn)換效率方法;通過對CdTe薄膜太陽能電池的弱光性能的試驗研究,發(fā)現(xiàn)CdTe薄膜太陽能電池是弱光下最好的光伏器件之一。(2)針對“MPPT控制方法”問題,研究并構(gòu)建了任意光照強(qiáng)度和溫度條件下的CdTe薄膜太陽能電池工程模型,應(yīng)用Matlab/Simulink建立其仿真模型并仿真研究CdTe薄膜太陽能電池的輸出特性。(3)針對“CdTe薄膜太陽能電池性能”和“MPPT控制方法問題”,根據(jù)MPPT的評價指標(biāo)要求,提出了CdTe薄膜太陽能電池MPPT邏輯控制方法;以構(gòu)建的CdTe薄膜太陽能電池的工程數(shù)學(xué)模型為對象,對CdTe薄膜太陽能電池MPPT邏輯控制方法進(jìn)行了仿真,與MPPT電導(dǎo)增量法進(jìn)行了比較,其仿真研究表明了CdTe薄膜太陽能MPPT邏輯控制方法具有較好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。(4)構(gòu)建了CdTe薄膜太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制試驗平臺,提出了CdTe薄膜太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制試驗方法,進(jìn)行了CdTe薄膜太陽能電池輸出特性與發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制方法的試驗研究,驗證了CdTe薄膜太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)MPPT邏輯控制方法的實用性及其效果。本文著眼于CdTe薄膜太陽能電池光伏發(fā)電系統(tǒng)整體,針對系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)在理論研究、計算機(jī)仿真和試驗平臺構(gòu)建進(jìn)行了有益的探索,研究了高轉(zhuǎn)換效率CdTe薄膜太陽能電池性能與MPPT控制方法,開發(fā)了一套CdTe薄膜太陽能電池光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制試驗平臺,通過對比性試驗,研究結(jié)果表明了理論和仿真研究的正確性。研究結(jié)果為CdTe薄膜太陽能電池的設(shè)計和制備和相應(yīng)的CdTe薄膜太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)初步奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.42
【圖文】：

圖 2-1 高轉(zhuǎn)換效率的 CdTe 薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)在歷史上，對于高轉(zhuǎn)換效率的 CdTe 薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的提高，利用CdS薄膜作為N型窗口層是關(guān)鍵的一步進(jìn)展。CdS材料的禁帶寬度為2.41 eV，因此CdS不吸收大部分太陽光，但對于小于510 nm波長的光有比較強(qiáng)烈的吸收。為了減少光在 CdS 薄膜中的吸收損失，目前采取的最有效的方法是減少 CdS 薄

窗口層CdS斷面SEM圖

光吸收層CdTe掃描電鏡截面圖(a)及表面圖(b)

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本文編號：2784956