作為21世紀(jì)的新能源,太陽能的發(fā)展是世界關(guān)注的重點(diǎn)。其中,高效能的半導(dǎo)體太陽能電池的制作與應(yīng)用一直備受矚目。在激光加工太陽能電池的技術(shù)領(lǐng)域,各國已發(fā)表了大量的文章,而關(guān)于激光輻照太陽能電池的損傷效應(yīng)鮮有報(bào)道。針對(duì)半導(dǎo)體材料對(duì)不同波長激光的吸收系數(shù)不同,與不同脈寬激光的作用機(jī)理不同的特點(diǎn),本文采用532 nm、1064 nm兩種波長,納秒、皮秒及連續(xù)激光對(duì)單結(jié)異質(zhì)結(jié)GaAs/Ge、單晶硅兩類太陽能電池進(jìn)行輻照效應(yīng)研究,并對(duì)激光損傷前后的樣品進(jìn)行材料表征分析,最后使用COMSOL熱傳導(dǎo)模塊計(jì)算半導(dǎo)體材料硅、鍺、砷化鎵在激光作用下的溫升曲線,得到一些新現(xiàn)象和新結(jié)果。主要研究內(nèi)容如下:1、研究了納秒、皮秒及連續(xù)的532 nm激光對(duì)GaAs/Ge電池的損傷機(jī)制。電池表面的抗反射膜層SiO2、TiO2對(duì)532 nm激光透明,電池最初損傷發(fā)生在GaAs表層,GaAs受熱分解,激光輻照區(qū)域的Ge基底受熱熔化。對(duì)于連續(xù)激光,熱累積效應(yīng)明顯,損傷歸結(jié)于熱熔以及沿電池?fù)p傷坑徑向方向巨大溫差造成的熱應(yīng)力,后者導(dǎo)致電池碎裂。納秒、皮秒脈沖激光對(duì)電池的損傷分為熱熔損傷和由材料氣化蒸氣或等離子體力學(xué)運(yùn)動(dòng)造成的力學(xué)損...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 太陽能電池激光加工的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 激光輻照太陽能電池的最新研究
        1.2.3 太陽能電池激光供能的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 太陽能電池激光損傷效應(yīng)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究思路和論文結(jié)構(gòu)
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 論文結(jié)構(gòu)
第二章 太陽能電池的物理基礎(chǔ)
    2.1 太陽能電池的工作原理
    2.2 太陽能電池的工作特性及參數(shù)
        2.2.1 伏安特性
        2.2.2 短路電流
        2.2.3 開路電壓
        2.2.4 量子效率譜
        2.2.5 頻譜響應(yīng)SR(spectral response)
        2.2.6 填充因子
        2.2.7 功率轉(zhuǎn)換效率
        2.2.8 寄生電阻效應(yīng)
        2.2.9 溫度效應(yīng)對(duì)I-V曲線的影響
    2.3 單結(jié)異質(zhì)結(jié)GaAs/Ge太陽能電池結(jié)構(gòu)及工作特性
        2.3.1 Ⅲ—Ⅴ族太陽能電池
        2.3.2 單結(jié)GaAs太陽能電池及其特性
    2.4 單晶硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作特性
        2.4.1 單晶硅太陽能電池的分類及結(jié)構(gòu)
        2.4.2 單晶硅太陽能電池的工作特性
第三章 單結(jié)GaAs/Ge太陽能電池激光輻照效應(yīng)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)器件簡介
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)樣品簡介
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)光路及實(shí)驗(yàn)器件簡介
    3.2 532nm激光輻照單結(jié)GaAs/Ge太陽能電池的實(shí)驗(yàn)研究
        3.2.1 納秒激光輻照單結(jié)異質(zhì)結(jié)GaAs/Ge太陽能電池
        3.2.2 皮秒激光輻照單結(jié)異質(zhì)結(jié)GaAs/Ge太陽能電池
        3.2.3 連續(xù)激光輻照單結(jié)異質(zhì)結(jié)GaAs/Ge太陽能電池
    3.3 1064nm激光輻照單結(jié)GaAs/Ge太陽能電池的實(shí)驗(yàn)研究
        3.3.1 納秒激光輻照單結(jié)異質(zhì)結(jié)GaAs/Ge太陽能電池
        3.3.2 皮秒激光輻照單結(jié)異質(zhì)結(jié)GaAs/Ge太陽能電池
        3.3.3 連續(xù)激光輻照單結(jié)異質(zhì)結(jié)GaAs/Ge太陽能電池
    3.4 損傷機(jī)理對(duì)比研究
        3.4.1 532nm與1064nm兩種波長激光損傷機(jī)理對(duì)比研究
        3.4.2 不同脈寬脈沖激光輻照電池?fù)p傷對(duì)比研究
        3.4.3 連續(xù)與脈沖激光輻照電池?fù)p傷機(jī)制對(duì)比研究
    3.5 本章總結(jié)
第四章 單晶硅太陽能電池激光輻照效應(yīng)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)器件簡介
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)樣品簡介
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)光路及實(shí)驗(yàn)器件簡介
    4.2 532nm激光輻照單晶硅太陽能電池實(shí)驗(yàn)研究
        4.2.1 納秒激光輻照單晶硅太陽能電池
        4.2.2 皮秒激光輻照單晶硅太陽能電池
        4.2.3 連續(xù)激光輻照單晶硅太陽能電池
    4.3 1064nm激光輻照單晶硅太陽能電池實(shí)驗(yàn)研究
        4.3.1 納秒激光輻照單晶硅太陽能電池
        4.3.2 皮秒激光輻照單晶硅太陽能電池
        4.3.3 連續(xù)激光輻照單晶硅太陽能電池
    4.4 損傷機(jī)理對(duì)比研究
        4.4.1 波段內(nèi)532nm與1064nm波長的損傷結(jié)果對(duì)比分析
        4.4.2 脈沖激光與連續(xù)激光輻照電池實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析
    4.5 本章總結(jié)
第五章 單結(jié)GaAs/Ge、單晶硅電池的激光損傷機(jī)理對(duì)比研究
    5.1 單結(jié)GaAs/Ge、單晶硅太陽能電池?fù)p傷機(jī)制的對(duì)比
    5.2 激光輻照太陽能電池的溫升特性分析
        5.2.1 熱傳導(dǎo)方程
        5.2.2 連續(xù)激光輻照半導(dǎo)體材料的溫升模型
        5.2.3 納秒脈沖激光輻照半導(dǎo)體材料的溫升模型
        5.2.4 本章總結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要工作與結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3869053