隨著能源危機(jī)與環(huán)境惡化的日益加劇,發(fā)展清潔、可持續(xù)能源成為世界各國(guó)的重要研究目標(biāo)。太陽(yáng)能憑借其資源總量大、使用清潔、無償性、無地域性等優(yōu)點(diǎn),己成為全球可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。為了推進(jìn)太陽(yáng)能資源大規(guī)模應(yīng)用,如何高效利用太陽(yáng)能是現(xiàn)階段太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問題。研究發(fā)現(xiàn),通過光子管理設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)表面,可以增強(qiáng)光子捕獲,降低光學(xué)損耗。然而微結(jié)構(gòu)表面會(huì)引起載流子復(fù)合增強(qiáng)效應(yīng),影響太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率。因此,認(rèn)識(shí)和理解微結(jié)構(gòu)表面與載流子復(fù)合對(duì)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換的物理機(jī)制具有十分重要的意義。本文以太陽(yáng)能高效利用為目標(biāo),以光伏電池、光伏-熱電耦合系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱電發(fā)電器件為研究對(duì)象,圍繞微結(jié)構(gòu)表面強(qiáng)化吸收以及載流子復(fù)合效應(yīng)展開研究,闡明了表面微結(jié)構(gòu)與載流子復(fù)合在太陽(yáng)能捕獲、吸收、輸運(yùn)、轉(zhuǎn)換等過程中所起的作用,揭示了表面微結(jié)構(gòu)與載流子復(fù)合在太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換中的作用機(jī)理,為高效利用太陽(yáng)能提供了理論基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1.微結(jié)構(gòu)硅薄膜太陽(yáng)能電池光電特性研究微結(jié)構(gòu)表面可以有效提高光子捕獲能力,但是同時(shí)也帶來了表面復(fù)合增強(qiáng)的難題,影響電學(xué)特性�；诠怆婑詈夏Ｐ�,從表面復(fù)合效應(yīng)和溫度... 

【文章頁(yè)數(shù)】：151 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)及單位表
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 薄膜太陽(yáng)能電池強(qiáng)化吸收研究
        1.2.2 載流子復(fù)合特性研究
        1.2.3 太陽(yáng)能熱電發(fā)電器件研究
        1.2.4 光伏-熱電耦合系統(tǒng)研究
    1.3 本文工作的主要內(nèi)容
2 微結(jié)構(gòu)能源器件基礎(chǔ)及研究方法
    2.1 太陽(yáng)能電池工作原理
    2.2 太陽(yáng)能電池光電耦合模型與計(jì)算方法
        2.2.1 光學(xué)模型
        2.2.2 電學(xué)模型
        2.2.3 數(shù)值計(jì)算方法
    2.3 太陽(yáng)能熱電發(fā)電器件工作原理
    2.4 太陽(yáng)能熱電發(fā)電器件模型
    2.5 本章小結(jié)
3 微結(jié)構(gòu)硅薄膜太陽(yáng)能電池光電特性研究
    3.1 引言
    3.2 表面復(fù)合的影響
        3.2.1 計(jì)算模型
        3.2.2 表面復(fù)合速率的影響
        3.2.3 光柵微結(jié)構(gòu)表面幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
        3.2.4 光柵微結(jié)構(gòu)表面幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
    3.3 溫度的影響
        3.3.1 計(jì)算模型
        3.3.2 溫度對(duì)光學(xué)特性的影響
        3.3.3 溫度對(duì)電學(xué)特性的影響
        3.3.4 熱膨脹系數(shù)的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池能量損耗分析
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算模型及模型驗(yàn)證
    4.3 能量損耗機(jī)制理論描述
        4.3.1 輸出功率
        4.3.2 低于半導(dǎo)體帶隙損耗
        4.3.3 熱化損耗
        4.3.4 光學(xué)損耗
        4.3.5 復(fù)合損耗與空間弛豫損耗
    4.4 計(jì)算結(jié)果與分析
    4.5 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率提升方法
    4.6 本章小結(jié)
5 微結(jié)構(gòu)表面光伏-熱電耦合系統(tǒng)性能研究
    5.1 引言
    5.2 計(jì)算模型與數(shù)值方法
    5.3 理論模型驗(yàn)證
    5.4 計(jì)算結(jié)果與分析
        5.4.1 光伏-熱電耦合系統(tǒng)光譜特性分析
        5.4.2 光伏電池轉(zhuǎn)換效率
        5.4.3 光伏-熱電耦合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率
        5.4.4 仿生蛾眼結(jié)構(gòu)表面與平板結(jié)構(gòu)表面性能比較
    5.5 本章小結(jié)
6 微結(jié)構(gòu)Si/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和試劑
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        6.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
        6.3.1 光學(xué)特性
        6.3.2 電學(xué)特性
    6.4 本章小結(jié)
7 微結(jié)構(gòu)選擇性光譜調(diào)控提高太陽(yáng)能熱電發(fā)電器件性能研究
    7.1 引言
    7.2 計(jì)算模型與數(shù)值方法
    7.3 計(jì)算結(jié)果與分析
        7.3.1 幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
        7.3.2 熱聚焦因子的影響
        7.3.3 入射角和偏振角的影響
        7.3.4 晶格排列以及不同微結(jié)構(gòu)表面的影響
    7.4 本章小結(jié)
8 結(jié)束語(yǔ)
    8.1 主要研究結(jié)論
    8.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    8.3 下一步研究設(shè)想
致謝
攻讀博士學(xué)位期間已發(fā)表的相關(guān)論文
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]半導(dǎo)體溫差發(fā)電過程的模型分析與數(shù)值仿真[J]. 王長(zhǎng)宏,林濤,曾志環(huán).  物理學(xué)報(bào). 2014(19)
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博士論文
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本文編號(hào)：3712240