太阳能电池毕业设计

太阳能电池毕业设计【篇一：太阳能电池模拟毕业论文】湖北大学本科毕业论文（设计）题目新型硅基薄膜太阳能电池器件的设计与模拟姓名彭真学号2006221105220021专业年级06电科指导教师高云职称教授2010年5月5日目录绪论...................................................................11光伏太阳能电池的原理...................................................21.1光电池的电流电压特性.............................................21.2描述太阳能电池的参数.............................................31.3影响太阳电池转换效率的因素.......................................42模拟软件amps-1d的介绍.................................................63单晶硅太阳能电池的设计与模拟...........................................83.1单晶硅太阳能电池的研究概况及单晶硅性质...........................83.2设计与模拟结果...................................................93.2.1单晶硅的性能参数............................................93.2.2单结型改变厚度..............................................93.2.3单结型改变掺杂浓度.........................................123.2.4改变结构...................................................133.3结论............................................................144多晶硅太阳能电池的设计与模拟..........................................154.1多晶硅太阳能电池的研究概况及多晶硅性质..........................154.2设计与模拟结果..................................................154.2.1多晶硅的性能参数...........................................154.2.2单结型改变厚度.............................................164.2.3改变掺杂浓度...............................................184.2.4改变结构...................................................204.3结论............................................................215非晶硅太阳能电池的设计与模拟..........................................215.1非晶硅太阳能电池的研究概况及非晶硅性质..........................215.2设计与模拟结果..................................................235.2.1非晶硅的性能参数...........................................235.2.2p-i-n型设计与模拟.........................................235.2.3改变结构...................................................295.3结论............................................................30总结.....................................................................31参考文献.................................................................32新型硅基薄膜太阳能电池器件的设计与模拟摘要本论文首先介绍了太阳能电池的光伏原理及其发展概况，并采用amps-1d软件模拟分析了单晶硅、多晶硅、和非晶硅太阳能电池的光伏特性与器件结构的关系。通过采取pn结和pin结两种基本结构，改变各层厚度和掺杂浓度，研究厚度和掺杂对太阳能电池转化效率、填充因子、短路电流以及开路电压的影响。通过优化提出最佳电池结构设计。【关键词】硅基太阳能电池模拟amps-1dthemodellingandsimulationofnew-typesilicon-basedsolarcellabstractthisthesisbrieflyintroducedthebasicpvmechanismandthedevelopmentinpvcell.amps-1dsoftwarewasutilizedtosimulatethephotovoltaicpropertyofvariousdevicestructuresforsinglecrystalsi,poly-siandamorphoussisolarcell.alltheparametersusedinthesimulationswereobtainedfromthereportedexperimentaldata.thebasisstructureswerepnandpindiodes.byvaringthethicknessandthedopingconcentrationofvariouslayers,thephotoelectricconversationefficiency,fillfactor,shortcircuitcurrentandopencircuitvoltagewerestudied.thebestconversationefficiencieswereobtainedbyoptimizingthedevicestructures.【keywords】silicon-basedsolarcell,modelling,amps-1dsimulation绪论1.2.2双层异质结有机太阳能电池器件双层异质结有机太阳能电池的给体和受体材料分层于阴极和阳极两个电极间组成平面型d-a界面，如图1-1(b)，其结构为：玻璃基片/阳极/给体材料/受体材料/金属阴极，在双层异质结太阳能电池器件中电荷分离的主要驱动力是给体和受体的lumo的能极差（给体和受体界面的电子势垒）。在界面处较大的势垒更有利于激子的解离。和单层器件对比，双层异质结器件的优点在于提供更好的电子空穴通道。电子和空穴分别在n型受体材料中和p型给体材料中传输，使电荷分离效率增大，自由电荷重新复和率减小。1.2.3体异质结有机太阳能电池器件本体异质结有机太阳能电池的给体和受体在活性层中是充分混合的，d-a界面存在于整个活性层。如图1-1(c)，其结构为：玻璃基片/阳极/混合活性层材料/金属阴极，与双层异质结相似，都是用d-a界面效应来转移电荷。区别在于本体异质结在整个活性层产生电荷分离，而双层异质结只在界面处产生电荷分离，所以本体异质结器件中激子解离效率较高，复合的概率较小，本体异质结有机太阳能电池活性层材料的形貌和受体/给体的混合程度，对光电流的产生和能量转换效率有很大的影响。粒径的尺寸太大会降低电荷的分离效率，太小会阻碍电荷的传输，因此，优化材料粒径大小可以较好的提高电荷分离效率和输运效率。二元体异质结有机太阳能电池的活性层材料中包含一种给体材料和一种受体材料，而近研究发现的三元有机太阳能电池包括两种给体材料和一种受体材料或两种受体材料一种给体材料，能够扩展宽带隙聚合物材料的吸收光谱至近红外区域，这种方法简单有效。和传统的二元体系有机太阳能电池相比，三元有机太阳能电池具有一定的优势。通过合理的设计，在主体系中引入适当第三种材料，有源层的能级和吸收光谱能够得到调节。能级的调节有助于提升有机太阳能电池的开路电压，进而提升电池的光电转换效率，同样，有源层吸收光谱的扩展能够增大其对太阳光子的捕获，提升短路电流。此外，级联的能级结构可以促进载流子的传输，形貌的改善有益于激子的解离和载流子的收集，能量传递能够辅助激子解离，提高激子的解离效率。综合运用三元有机太阳能电池的这些优势，提高对三元有机太阳能电池机理的理解，将有助于推动有机太阳能电池的发展。1.2.4叠层结构有机太阳能电池器件叠层结构有机太阳能电池器件是将多个单元器件串联做成一个器件，从而最大限度的吸收太阳光谱，使电池的开路电压和效率得到提高。如图1-1(d)，其结构为：玻璃基片/阳极(透明)/活性单元结构1/连接层/活性单元结构2/阴极（背电极），太阳光谱的能量分布很宽，而一般材料的吸收范围都是有限的，单一材料只能吸收部分太阳光谱能量。叠层结构的电池利用不同种类材料的不同光谱吸收范围，提高对太阳光谱的吸收，从而提高效率。由于串联的原因，叠层结构电池的开路电压一般大于其子单元结构的开路电压，其转换效率主要受到光生电流的限制。因此，更好的选择各子电池的能隙宽度和厚度是叠层结构电池设计的关键，保证各个子电池之间的欧姆接触，从而得到高的转换效率。(a)(b)(c)(d)图1-1有机太阳能电池结构1.3有机太阳能电池工作原理有机太阳能电池的基本原理是光生伏特效应。器件的活性层吸收光,并通过光电效应将其转化为电能。有机异质结的活性层通常是由n型(电子传输有利)和p型(空穴传输有利)两种不同类型的导电材料组成的。当能量大于禁带宽度的光入射到太阳能电池器件上时,器件的活性层材料会吸收入射光,入射的光子会激发产生不平衡的电子-空穴对,即激子，如图1-2(a)。激子在薄膜内会进行自由扩散。当激子扩散至异质结处时,由于内建电场的作用,激子发生解离,p型材料的电子进入到n型材料,n型材料的空穴进入到p型材料，如图1-2(b)。p型材料积累的空穴和n型材料积累的电子产生了由p型材料指向n型材料的电场,这个电场的方向与内建电场的方向相反,在平衡时场强与内建电场相等,这就是光生伏特效应。在生成载流子之后,电子和空穴分别在n型材料和p型材料传输。最【篇三：太阳能光伏电源毕业设计】学生毕业设计（论文）题目太阳能光伏电源毕业设计学院兰州职业技术学院专业光伏材料加工与应用班级2012级光伏（2）班姓名康国鹏学号20120058指导教师完成日期2015年月目录摘要..............................................................................................................................................abstract......................................................................................................................................1绪论........................................................................................................................................12太阳能光伏电源系统的原理及组成.....................................................................................22.1太阳能电池方阵..........................................................................................................22.1.1太阳能电池的工作原理...................................................................................32.1.2太阳能电池的种类及区别.........................................................................................32.1.3太阳能电池组件............................................................................................................32.2充放电控制器.............................................................................................................42.2.1充放电控制器的功能.......................................................................................52.2.2充放电控制器的分类......................................................................................52.2.3充放电控制器的工作原理.........................................................................................62.3蓄电池组......................................................................................................................72.3.1太阳能光伏电源系统对蓄电池组的要求.......................................................72.3.2铅酸蓄电池组的结构.......................................................................................82.3.3铅酸蓄电池组的工作原理...............................................................................82.4直流-交流逆变器........................................................................................................92.4.1逆变器的分类...................................................................................................92.4.2太阳能光伏电源系统对逆变器的要求.........................................................102.4.3逆变器的主要性能指标............................................................................................102.4.4逆变器的功率转换电路的比较...............................................................................123太阳能光伏电源系统的设计原理及其影响因素...............................................................153.1太阳能光伏电源系统的设计原理............................................................................153.1.1太阳能光伏电源系统的软件设计..........................................................................153.1.2太阳能光伏电源系统的硬件设计..........................................................................163.2太阳能光伏电源系统的影响因素............................................................................184太阳能应用及在我国的分布状况……………………….195总结......................................................................................................................................21致谢..............................................................................................................................................参考文献......................................................................................................................................摘要光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上蓄电池组，充放电控制器，逆变器等部件就形成了光伏发电装置。本文首先介绍了太阳能光伏电源系统的原理及其组成，初步了解了光生伏打效应原理及其模块组成，然后进一步研究各功能模块的工作原理及其在系统中的作用，最后根据理论研究成果，利用硬件和软件相结合的方法设计出太阳能光伏电源系统，以及研究系统的影响因素。关键词：光生伏特效应；太阳能电池组件；蓄电池组；充放电控制器；逆变器topic：thedesignofphotovoltaicpowerabstractphotovoltaicpowergenerationisatechnologyofbeingenergydirectlyintoelectricalenergyonsemiconductorphoto-voltaiceffect.thekeycomponentsofthistechnologyisthesolarcell.solarcellsinseriescanbeformedafterthepackagetoprotectalargeareaofsolarcells,togetherwiththebattery,chargeanddischargecontroller,inverterandothercomponentstoformaphotovoltaicdevice.thispaperintroducestheprincipleofsolarphotovoltaicpowersystemanditscomponents,apreliminaryunderstandingoftheprincipleofphotovoltaiceffectanditsmodules,andthenfurtherstudytheworkingprincipleofeachfunctionalmoduleanditsroleinthesystem,thefinalresultsoftheoreticalstudiesbasedtheuseofhardwareandsoftwarecombinationdesignedasolarphotovoltaicpowersystem