光伏能源產(chǎn)業(yè)近幾年來(lái)發(fā)展飛速,而太陽(yáng)能電池是光伏能源技術(shù)中最重要的部分。硅基太陽(yáng)能電池由于其性能穩(wěn)定、效率較高、原材料豐富等許多優(yōu)點(diǎn),在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)中占據(jù)著重要地位。由于菲涅爾（Fresnel）反射的存在,裸露單晶硅在用于太陽(yáng)能電池的表面時(shí)將反射掉約30%的太陽(yáng)光,導(dǎo)致光能利用率很低,所以研究如何減少太陽(yáng)能表面反射損耗,提高硅基太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率具有重要工程應(yīng)用價(jià)值。利用硅表面微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減反射成為近年來(lái)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),表面微結(jié)構(gòu)的減反特性與微結(jié)構(gòu)參數(shù)密切有關(guān)。因此,在明確硅表面不同類(lèi)型織構(gòu)對(duì)可見(jiàn)光反射特性的基礎(chǔ)上,通過(guò)表面微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)一步減少表面反射損耗,是提高硅基太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效途徑�；诖�,本文研究了常見(jiàn)的三類(lèi)簡(jiǎn)單微結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)光（400-800 THz）反射特性,總結(jié)了不同類(lèi)型表面微結(jié)構(gòu)對(duì)不同頻段可見(jiàn)光的反射特性之間的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上提出了硅基薄膜可見(jiàn)光減反的表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。論文主要開(kāi)展了以下三方面的工作:（1）系統(tǒng)研究了 6種表面凸起微結(jié)構(gòu)（圓錐、圓柱、圓臺(tái)、四棱錐、四棱柱、四棱臺(tái)）對(duì)可見(jiàn)光的反射特性,分析了凸起結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸與其可見(jiàn)光反射特性之間的... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

能源消耗所占比例Figure1.1Theproportionofenergyconsumption

1緒論3貨的組件功率估計(jì)約為524GWp。計(jì)算得出，2017年，全球安裝組件功率達(dá)到403KMW，在2018年底達(dá)到505KMW。其對(duì)應(yīng)的組件價(jià)格分別為0.34美元/Wp和0.24美元/Wp。由此有理由相信，隨著光伏技術(shù)的進(jìn)步，太陽(yáng)能電池效率的不斷增加以及成本的下降，距離光伏平價(jià)上網(wǎng)的日子已經(jīng)不遠(yuǎn)了。圖1.2光伏組件單價(jià)與累積組件出貨量關(guān)系圖（來(lái)自ITRPV）Figure1.2Relationshipbetweenunitpriceofphotovoltaicmodulesandcumulativemoduleshipme1.2硅基太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介1.2.1硅基太陽(yáng)能電池的優(yōu)勢(shì)太陽(yáng)能電池的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段�！暗谝淮碧�(yáng)能電池以硅片為基礎(chǔ)，其技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，然而硅材料占了太陽(yáng)能電池的大部分成本[11]。為了降低成本，減少硅材料的使用，基于薄膜和多結(jié)的第二代和第三代太陽(yáng)能電池發(fā)展起來(lái)了。但是由于其轉(zhuǎn)換效率和成本與晶硅電池相比仍不具備優(yōu)勢(shì)，限制了其在光伏市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。圖1.3是美國(guó)再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)匯總的從1975年到2019年來(lái)各類(lèi)太陽(yáng)能電池的最高效率，其中有最高效率達(dá)到46%的聚光多結(jié)太陽(yáng)電池，以及近年來(lái)發(fā)展迅速且最高效率已經(jīng)達(dá)到22.7%的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，而目前硅基太陽(yáng)能的最高光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了26.6%。由于目前大部分高效太陽(yáng)能電池均為實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，而硅基太陽(yáng)能電池的最高轉(zhuǎn)換效率目前已經(jīng)達(dá)到較高水平，故短時(shí)間內(nèi)還不會(huì)被其他商業(yè)電池所超過(guò)（例如銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池效率達(dá)到22.6%），因此硅基太陽(yáng)能電池在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)將繼續(xù)主導(dǎo)光伏市常

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文4硅基太陽(yáng)能電池之所以能獲得這樣廣泛的應(yīng)用，除穩(wěn)定性能好、轉(zhuǎn)換效率較高的優(yōu)點(diǎn)外，還具有其它種類(lèi)的太陽(yáng)電池?zé)o法比擬的優(yōu)勢(shì)。硅元素在地球上的儲(chǔ)量豐富，位居第二，硅的克拉克數(shù)為25.8（以地球地殼表層存在元素的比例分?jǐn)?shù)（克拉克數(shù)）來(lái)表示），轉(zhuǎn)換效率很高的砷化鎵(GaAs)中的鎵的克拉數(shù)僅為0.0015，在元素克拉克數(shù)排序三十位以外。銅銦鎵硒(CIGS)需要較多的元素In，但I(xiàn)n的地表儲(chǔ)量非常小，克拉克數(shù)低于0.00001%。此外，碲化鎘中的鎘元素具有較大的毒性，可能對(duì)人居環(huán)境造成危害，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。從元素含量及保護(hù)環(huán)境的角度來(lái)說(shuō)，硅基太陽(yáng)能電池在各種材料中無(wú)疑是較佳的選擇。圖1.3從1975年到2019年不同種類(lèi)太陽(yáng)能電池的最高轉(zhuǎn)換效率（來(lái)自NREL）Figure1.3Thehighestconversionefficiencyofdifferenttypesofsolarcellsfrom1975to2019(fromNREL)1.2.2硅基太陽(yáng)能電池的能量損耗引起硅基太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換損耗的主要原因有兩大類(lèi)：光學(xué)損失和電學(xué)損失。具體的分類(lèi)見(jiàn)圖1.4。光學(xué)損失有透過(guò)損失、柵線(xiàn)遮蔽損失和電池前表面的反射損失。硅的能帶寬度為1.124eV，入射光子能量如果低于這個(gè)帶隙能量就將直接透過(guò)材料，因此太陽(yáng)能光譜中約有15%的光能無(wú)法用于光電轉(zhuǎn)換，這就形成了透過(guò)損失。柵線(xiàn)遮蔽損失指的是電池前表面的金屬柵線(xiàn)會(huì)對(duì)入射光接收面積產(chǎn)生影響，遮蔽面積比通常為5%-10%。此外，由于硅的折射率較高，在硅的響應(yīng)光譜350nm-1150nm[12]波段內(nèi)，硅的折射率值高達(dá)3.5～6.5，當(dāng)太陽(yáng)光照射至未經(jīng)處理的裸硅平面時(shí)，電池前表面的反射率高達(dá)35%，造成了光能的大量損失。對(duì)于太陽(yáng)能電池的研究始終是為了實(shí)現(xiàn)提高效率和降低成本這兩個(gè)目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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