高效多結(jié)銻化物熱光伏電池的研究.pdf

1、隨著新能源的迅速開發(fā)，對(duì)設(shè)計(jì)出效率高、重量輕的熱光伏電池的要求變得非常迫切。作為最有發(fā)展前景的第三代電池：疊層熱光伏電池[1][2][3]，在高聚倍光下具有很高的效率、運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲很小幾乎可以忽略不計(jì)、由于無機(jī)械結(jié)構(gòu)組成能夠輕便的攜帶、組成熱光伏系統(tǒng)的構(gòu)造也很簡單這對(duì)維修起來也比較方便、并且疊層電池在單位體積上發(fā)電功率比單結(jié)的要高等諸多優(yōu)點(diǎn)[4]。為我們探討多結(jié)熱光伏電池打下了根基。隨著對(duì)疊層熱光伏電池的不斷開發(fā)，我們發(fā)現(xiàn)阻礙疊層

2、熱光伏電池發(fā)展的主要原因有兩個(gè)：一是材料的選擇問題；二是多結(jié)熱光伏電池失配的問題。針對(duì)這兩個(gè)問題，本文通過用細(xì)致平衡理論解決了第一個(gè)選材問題，再結(jié)合串聯(lián)電路原理以及模擬軟件Silvaco TCAD解決了第二個(gè)問題。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1．本文利用細(xì)致平衡理論模擬出理論上一個(gè)雙結(jié)熱光伏電池的理論效率，再結(jié)合已有的晶格常數(shù)與禁帶寬度關(guān)系圖，利用已有的知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)雙結(jié)GaSb/Ga0.84In0.16As0.14Sb0.86

3、熱光伏電池，理論上該電池的效率為30%。采用Silvaco/Atlas軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，模擬中選擇的光譜為溫度為2000K的黑體輻射，電池的默認(rèn)溫度為300K，得到了一個(gè)實(shí)際模擬的轉(zhuǎn)換效率為26.66%。
　　2．系統(tǒng)的模擬了單結(jié)GaSb熱光伏電池、單結(jié)Ga0.84In0.16As0.14Sb0.86熱光伏電池、雙結(jié)GaSb/Ga0.84In0.16As0.14Sb0.86熱光伏電池。仿真中主要通過改變材料的厚度和濃度來優(yōu)化器件的

4、結(jié)構(gòu)，從得出的數(shù)據(jù)中分析材料參數(shù)的變化對(duì)電池各項(xiàng)性能參數(shù)的影響，從而得了出一個(gè)最優(yōu)的器件結(jié)構(gòu)。
　　3．在模擬雙結(jié)熱光伏電池的電流匹配時(shí)，主要采用的方法是串聯(lián)電路的原理，分別從各個(gè)子電池中引出電極，來測(cè)量頂?shù)纂姵氐牧孔有?。通過優(yōu)化各個(gè)子電池的厚度和濃度來得出各個(gè)子電池的電流值。最后通過對(duì)模擬的結(jié)果分析與討論，得出一個(gè)最優(yōu)的雙結(jié)GaSb/Ga0.84In0.16As0.14Sb0.86熱光伏電池結(jié)構(gòu)，電池的各項(xiàng)性能參數(shù)如下：轉(zhuǎn)換效