本文關(guān)鍵詞：銅氧化物薄膜太陽能電池及其在航標(biāo)燈上的應(yīng)用研究

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【摘要】：太陽能作為一種清潔環(huán)保的可再生能源,在傳統(tǒng)能源日益枯竭的情況下已經(jīng)越來越受到重視,并廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,如一體化太陽能航標(biāo)燈等。目前,硅系太陽能電池應(yīng)用最為廣泛,然而進一步提升其轉(zhuǎn)換效率的空間不大,且制備成本高。因此制備轉(zhuǎn)化效率高,成本低廉,清潔環(huán)保的新型太陽能電池成為研究的熱點。銅氧化物具有清潔環(huán)保、材料來源豐富、性能穩(wěn)定、制備工藝簡單的特點,禁帶寬度接近光伏材料的理想能隙,理論轉(zhuǎn)化效率高,非常適合制備高性能薄膜太陽能電池。本論文第一部分以Cu為靶材,采用直流磁控濺射法,通過不同的氧氬流量比在普通載玻片上制備了不同物相的銅氧化物薄膜,并對部分樣品其進行了熱處理。通過采用X射線衍射儀對薄膜的晶體結(jié)構(gòu)進行分析,采用掃面電子顯微鏡對薄膜的微觀形貌進行了分析,并用能譜儀分析薄膜的元素,采用紫外/可見光分光光度計分析銅氧化物薄膜的光學(xué)特性。進而,制備了銅氧化物/Si異質(zhì)結(jié)薄膜電池,并對其I-V特性進行了分析。研究結(jié)果如下:(1)氧氬流量比對薄膜的成分起著決定性作用。(2)隨著氧氣和氬氣流量比從5:86逐漸變換為5:48,制備的Cu2O薄膜擇優(yōu)生長取向變差。氧氬流量比為5:8時薄膜的成分為單一Cu O。(3)隨著熱處理溫度從300℃升至500℃,薄膜的晶粒明顯變大,表面變得粗糙,擇優(yōu)取向明顯增強,光吸收能力也明顯增強,光電轉(zhuǎn)化效率得到提高。(4)同一制備條件下Cu2O/Si異質(zhì)結(jié)電池比Cu O/Si表現(xiàn)出更高的轉(zhuǎn)化效率。論文第二部分本文針對航標(biāo)燈用小型太陽能電池在弱光下產(chǎn)生的電流電壓過小,因而無法有效被傳統(tǒng)鉛酸蓄電池收集利用的特點,設(shè)計了一款基于超級電容的航標(biāo)燈供電電路,通過超級電容來收集弱光下轉(zhuǎn)化的這部分電能,從而更有效利用太陽能電池轉(zhuǎn)換的能量。
【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 銅氧化物薄膜 直流磁控濺射法 超級電容
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太陽能電池的發(fā)展與應(yīng)用9-14
• 1.2.1 國外發(fā)展與應(yīng)用9-11
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展與應(yīng)用11-12
• 1.2.3 航標(biāo)燈用太陽能電池12
• 1.2.4 太陽能電池的分類12-14
• 1.3 銅氧化物薄膜電池的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 CuO研究與應(yīng)用15
• 1.3.2 Cu_2O研究與應(yīng)用15-16
• 1.4 本文的研究目的與研究內(nèi)容16-17
• 第2章 太陽能電池的基礎(chǔ)17-24
• 2.1 太陽能電池發(fā)電原理17-19
• 2.1.1 P-N結(jié)太陽能電池17-18
• 2.1.2 太陽能電池等效電路18-19
• 2.2 太陽能電池的主要參數(shù)19-20
• 2.3 銅氧化物薄膜的制備及表征方法20-24
• 2.3.1 薄膜的制備方法20-22
• 2.3.2 薄膜的表征方法22-24
• 第3章 銅氧化物電池的制備及性能分析24-39
• 3.1 銅氧化物薄膜的制備24-27
• 3.1.1 實驗設(shè)備24-25
• 3.1.2 樣片清洗25
• 3.1.3 磁控濺射制備薄膜25-26
• 3.1.4 熱處理26-27
• 3.2 銅氧化物薄膜的特性分析27-36
• 3.2.1 薄膜的物相與影響因素27-30
• 3.2.2 薄膜的微觀形貌與影響因素30-34
• 3.2.3 薄膜的光學(xué)特性分析34-36
• 3.3 Cu_xO/Si電池I-V分析36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 航標(biāo)燈用太陽能電池供電電路39-45
• 4.1 整體方案設(shè)計39-40
• 4.2 弱電流蓄電裝置設(shè)計40-41
• 4.2.1 超級電容優(yōu)點40
• 4.2.2 超級電容組設(shè)計40-41
• 4.3 穩(wěn)壓電路設(shè)計41-43
• 4.3.1 升壓電路模塊41-43
• 4.3.2 降壓電路模塊43
• 4.4 本章小結(jié)43-45
• 第5章 總結(jié)與展望45-46
• 5.1 本文總結(jié)45
• 5.2 未來展望45-46
• 致謝46-47
• 參考文獻47-50
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文50

【參考文獻】

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本文編號：745715