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文档简介

1、InGaN三结太阳能电池的模拟计算三结太阳能电池的模拟计算选题背景选题背景n能源和环境问题日益突出，绿色能源太阳能受到关注。n传统硅基太阳能电池受禁带宽度等因素限制，转换效率不高。nInGaN材料凭借其诸多特点成为太阳能电池研究的新兴方向。n利用软件仿真了解InGaN材料多结太阳能电池的特性。论文结构论文结构n第一章 太阳能电池的背景和展望n第二章 太阳能电池相关原理n第三章 Silvaco仿真软件与电池建模n第四章 三结太阳能电池的仿真和结论n第五章 总结与展望太阳能电池发展背景太阳能电池发展背景太阳能电池相关原理太阳能电池相关原理n光伏效应n极化效应InGaN材料的特点材料的特点n直接带隙

2、材料,吸收系数比Si ,GaAs 高一、两个数量级nInN 和GaN 的电子迁移率都较高 ,有利于减小复合,而提高太阳电池的短路电流。nInGaN 的抗辐射能力比Si , GaAs 等太阳电池材料强。n调节In组分可以使InGaN禁带宽度连续可调，适合做多结太阳能电池。课题研究课题研究三结太阳能电池结构建模（一）三结太阳能电池结构建模（一）三结太阳能电池结构建模（二）三结太阳能电池结构建模（二）影响转换效率的部分因素影响转换效率的部分因素In组分对转换效率的影响组分对转换效率的影响nIn组分过高（禁带宽度小） 本征载流子指数增加 短路电流变大、开路电压减小 影响转换效率nIn组分过低（禁带宽度

3、大） 光谱吸收受限 光电流减小 影响转换效率n因此需要寻找合适的In组分In组分对转换效率的影响组分对转换效率的影响n单结InGaN太阳能电池在x=0.58时转换效率24.6%最高n双结InGaN太阳能电池在x=0.47，y=0.77时转换效率32%最高n三结InGaN太阳能电池在x=0.36，y=0.58，z=0.82时转换效率36%最高子电池数对转换效率的影响子电池数对转换效率的影响n三结太阳能电池最高转换效率比单结高11.4%n双结太阳能电池最高转换效率比双结高4%子电池数对转换效率的影响子电池数对转换效率的影响n综上可知，虽然随着子电池数目增加，转换效率仍在增加，但增加的幅度急剧减小，

4、提升效果越来越差。所以一般情况考虑工艺和成本，三结太阳能电池即可。光照强度对转换效率的影响光照强度对转换效率的影响增加光强对转换效率的提升非常明显实现较困难少子寿命对转换效率的影响少子寿命对转换效率的影响少子寿命在10ns以内，少子寿命增加，短路电流和开路电压都缓慢的增加，转换效率由36.01%增加到39.09%。少子寿命对转换效率的影响少子寿命对转换效率的影响 1-2ns内转换效率提升幅度最大 5ns后转换效率变化不如之前明显 10ns后转换效率基本不变 少子寿命提升到3-5ns最合适设计方案设计方案n三结太阳能电池In组分在x=0.36，y=0.58，z=0.82时转换效率最高，达到36%。n虽然子电池越多，转换效率越高，但是考虑到成本、转换效率增长趋势和内阻影响，一般多结电池三结即可。n光

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