本文關(guān)鍵詞：基于表面微納結(jié)構(gòu)的單晶硅太陽能電池減反增效性能研究

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【摘要】：太陽能因其資源分布廣、永不枯竭,又具有無污染、維護簡單等優(yōu)點而備受人們的青睞,有希望成為新一代的主要能源。在目前的商用太陽能電池中,大部分為硅太陽能電池。然而,單晶硅成本較高、轉(zhuǎn)換效率較低等問題使得太陽能電池的發(fā)展受到了限制。微納結(jié)構(gòu)陣列具有獨特的光學特性,能夠有效地引導光的傳輸,并且易于制作,從而為新一代太陽能電池提供了新的研究思路�；谏鲜霰尘�,本文主要利用基于有限元原理的Comsol Multiphysics仿真軟件和Matlab編程軟件計算并深入研究了不同微納結(jié)構(gòu)陣列對于太陽能電池陷光增效的影響。首先,采用Comsol Multiphysics仿真軟件以單晶硅為襯底,在硅表面設計并構(gòu)建了硅圓柱、圓錐以及倒圓錐形納米陣列,對其反射率、吸收率進行計算,并與相同厚度的裸硅作比較。同時,基于有效介質(zhì)折射率理論分析了各種納米結(jié)構(gòu)影響光吸收的機理。其次,以圓錐形納米陣列為基準模型,構(gòu)建并研究了尖頂、圓頂以及半橢球形納米陣列的反射率、吸收率,并對其光吸收的機理進行分析。最后,基于計算得到的吸收率曲線,利用Matlab軟件編程計算并分析了相同大小的圓柱、圓錐以及倒圓錐形納米陣列的光電轉(zhuǎn)換效率,并與相同厚度的單晶硅作比較。另外,計算了尖頂、圓頂以及半橢球形納米陣列的電流密度與光電轉(zhuǎn)換效率,并分析了納米線半徑變化對光電轉(zhuǎn)換效率的影響。
【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 微納結(jié)構(gòu) 單晶硅 光電轉(zhuǎn)換效率
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 太陽能電池的概述10-11
• 1.3 太陽能電池的陷光增效技術(shù)11-17
• 1.3.1 傳統(tǒng)太陽能電池的陷光增效技術(shù)11-13
• 1.3.2 微納結(jié)構(gòu)太陽能電池陷光增效技術(shù)13-17
• 1.4 本論文的研究目的及意義17-18
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 基于有限元分析的Comsol Multiphysics簡介19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 有限元分析19-21
• 2.3 Comsol Multiphysics簡介21-24
• 2.3.1 Comsol Multiphysics軟件的簡介21-22
• 2.3.2 Comsol Multiphysics的波動光學模塊22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 不同微納結(jié)構(gòu)陣列對單晶硅太陽能電池吸收率的影響25-42
• 3.1 引言25
• 3.2 太陽能電池的結(jié)構(gòu)25-27
• 3.3 基于Comsol Multiphysics的微納結(jié)構(gòu)陣列仿真過程27-33
• 3.3.1 建立微納結(jié)構(gòu)陣列模型27-28
• 3.3.2 材料設定28
• 3.3.3 物理模型邊界設定28-30
• 3.3.4 有限元剖分30-31
• 3.3.5 問題求解及后處理31-33
• 3.4 三種模型的構(gòu)建33-38
• 3.4.1 驗證仿真的正確性33-34
• 3.4.2 構(gòu)建圓柱納米線、納米錐、倒納米錐三種模型34-36
• 3.4.3 三種納米結(jié)構(gòu)及其裸硅的吸收率36-38
• 3.5 微納結(jié)構(gòu)陣列陷光增效的機理分析38-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第4章 圓錐形納米陣列對單晶硅太陽能電池吸收率的影響42-48
• 4.1 引言42
• 4.2 納米線形狀變化對吸收率的影響42-46
• 4.2.1 構(gòu)建尖頂、圓頂、半橢球納米陣列模型42-43
• 4.2.2 不同納米結(jié)構(gòu)陣列的吸收率43-46
• 4.3 納米線半徑變化對吸收率的影響46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5章 不同微納結(jié)構(gòu)陣列對單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的影響48-58
• 5.1 引言48
• 5.2 太陽能電池的工作原理及其效率的指標參數(shù)48-51
• 5.2.1 太陽能電池的工作原理48-49
• 5.2.2 太陽能電池效率的指標參數(shù)49-51
• 5.3 Matlab程序設計短路電流密度與轉(zhuǎn)換效率51-53
• 5.3.1 短路電流密度51-52
• 5.3.2 轉(zhuǎn)換效率52-53
• 5.4 不同微納結(jié)構(gòu)陣列的短路電流密度與轉(zhuǎn)換效率53-56
• 5.4.1 驗證仿真計算的正確性53-55
• 5.4.2 不同微納結(jié)構(gòu)陣列的短路電流密度與轉(zhuǎn)換效率55-56
• 5.5 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻60-65
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果65-66
• 致謝66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王二壘;張秀霞;楊小聰;張紹慧;;納米結(jié)構(gòu)材料及其技術(shù)在太陽能電池中的應用和發(fā)展現(xiàn)狀[J];電子設計工程;2012年24期

2 楊學良;鄧金祥;;有機太陽能電池的研究進展[J];物理;2012年10期

3 伍沛亮;王紅林;陳礪;;疊層太陽能電池研究進展和發(fā)展趨勢[J];科技導報;2009年03期

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本文編號：539024