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Junction Surface Recombination Concept as Applied to Silicon Solar Cell Maximum Power Point Determination Using Matlab/Simulink: Effect of Temperature 被引量:1
1
作者 Bakary Dit Dembo Sylla Ibrahima Ly +3 位作者 Ousmane Sow Babou Dione Youssou Traore Grégoire Sissoko 《Journal of Modern Physics》 2018年第2期172-188,共17页
In this work, we study the method for determining the maximum of the minority carrier recombination velocity at the junction Sfmax, corresponding to the maximum power delivered by the photovoltaic generator. For this,... In this work, we study the method for determining the maximum of the minority carrier recombination velocity at the junction Sfmax, corresponding to the maximum power delivered by the photovoltaic generator. For this, we study the temperature influence on the behavior of the front white biased solar cell in steady state. By solving the continuity equation of excess minority carrier in the base, we have established the expressions of the photocurrent density, the recombination velocity on the back side of the base Sb, and the photovoltage. The photocurrent density and the photovoltage are plotted as a function of Sf, called, minority carrier recombination velocity at the junction surface, for different temperature values. The illuminated I-V characteristic curves of the solar cell are then derived. To better characterize the solar cell, we study the electrical power delivered by the base of the solar cell to the external charge circuit as either junction surface recombination velocity or photovoltage dependent. From the output power versus junction surface recombination velocity Sf, we have deduced an eigenvalue equation depending on junction recombination velocity. This equation allows to obtain the maximum junction recombination velocity Sfmax corresponding to the maximum power delivered by the photovoltaic generator, throughout simulink model. Finally, we deduce the conversion efficiency of the solar cell. 展开更多
关键词 Silicon solar cell-junction surface Recombination Velocity-Maximum Power
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AC Recombination Velocity in the Back Surface of a Lamella Silicon Solar Cell under Temperature 被引量:3
2
作者 Youssou Traore Ndeye Thiam +8 位作者 Moustapha Thiame Amary Thiam Mamadou Lamine Ba Marcel Sitor Diouf Ibrahima Diatta Oulymata Mballo El Hadji Sow Mamadou Wade Grégoire Sissoko 《Journal of Modern Physics》 2019年第10期1235-1246,共12页
The ac recombination velocity of the excess minority carriers, in the back surface of a silicon solar cell with a vertical junction connected in series, is developed through Einstein’s law giving the diffusion coeffi... The ac recombination velocity of the excess minority carriers, in the back surface of a silicon solar cell with a vertical junction connected in series, is developed through Einstein’s law giving the diffusion coefficient of minority carriers according to temperature, through mobility. The frequency spectrum of both, amplitude and phase, are produced for the diffusion coefficient and the recombination velocity in the rear face, in order to identify the parameters of equivalent electric models. 展开更多
关键词 Vertical Multi-junctions solar cell AC BACK surface Recombination Velocity TEMPERATURE Bode and Nyquist Diagrams
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太阳电池P-P^+结和背反射器的实验研究
3
作者 陈庭金 唐志芳 +8 位作者 鞠定德 苏庆益 魏晋云 刘宗光 王声仁 吴淑莹 吕丽华 钱美珍 张财宝 《云南师范大学学报(自然科学版)》 1989年第2期43-48,共6页
本文对硅太阳电池的背场和背反射器进行了理论分析。据此,对硅太阳电池的铝合金P—P^+结和背反射器进行了大量的实验研究。结果指出:(1) 采用p=10~12 Ωcm,厚度250μm,(111)或(100)的p—Si基片。铝层厚度d_ (al) >2μm,在850℃下合... 本文对硅太阳电池的背场和背反射器进行了理论分析。据此,对硅太阳电池的铝合金P—P^+结和背反射器进行了大量的实验研究。结果指出:(1) 采用p=10~12 Ωcm,厚度250μm,(111)或(100)的p—Si基片。铝层厚度d_ (al) >2μm,在850℃下合金,所得P—P^+结深X_j (P—P^+)>2μm时,可获得满意的背场电池。铝背场与无背场的电池相比,其开路电压V_oc 可提高(40~60) mv (2) 在P~P+结上,真空蒸镀Al,Ag或Ti作为背反射器。实验证明,具有高反射率的Ag和Al都是好的背反射器材料。三种材料相比,用Ag和Al作背反射器比之于Ti,电池短路电流最好的可提高6%以上。 展开更多
关键词 太阳电池 P—P^+结 背反射器
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基于分布式布拉格反射器结构的空间三结砷化镓太阳能电池抗辐照研究 被引量:8
4
作者 常晓阳 尧舜 +5 位作者 张奇灵 张杨 吴波 占荣 杨翠柏 王智勇 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期342-348,共7页
根据电子辐照条件下的常规三结砷化镓太阳能电池光谱响应以及电池电流的损伤特征,确定电池衰减的物理机理:中电池在电子辐照后形成的辐照损伤缺陷,使得基区少子扩散长度被大幅缩短,影响了光生载流子的收集.针对中电池衰减的物理机理,设... 根据电子辐照条件下的常规三结砷化镓太阳能电池光谱响应以及电池电流的损伤特征,确定电池衰减的物理机理:中电池在电子辐照后形成的辐照损伤缺陷,使得基区少子扩散长度被大幅缩短,影响了光生载流子的收集.针对中电池衰减的物理机理,设计不同的基区厚度,验证辐照后扩散长度缩短至1.5μm左右.为提升中电池抗辐照性能,消除辐照后扩散长度缩减带来的影响,对中电池外延结构进行设计,将中电池基区减薄至1.5μm,并在其下方嵌入分布式布拉格反射器,对特定波段光反射进行二次吸收,弥补中电池减薄的影响.通过TFCalc光学模系设计软件模拟出的中心波长为850 nm,15对Al_(0.9)Ga_(0.1)As/Al_(0.1)Ga_(0.9)As的分布式布拉格反射器,实际测试最高反射率大于97%,高反带宽94 nm,能够满足设计要求.此基础上进行了新结构电池的外延生长与辐照测试对比.实验结果表明:新结构太阳能电池辐照后短路电流衰减比原结构降低了50%,效率的剩余因子提升2.3%. 展开更多
关键词 分布式布拉格反射器 三结太阳能电池 辐照损伤 扩散长度
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背接触太阳电池发射区设计及可靠性研究 被引量:2
5
作者 周涛 陆晓东 +1 位作者 吴元庆 夏婷婷 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期775-782,共8页
利用Silvaco-TCAD仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对n型插指背接触(IBC)太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响。借鉴双极半导体器件抗二次击穿技术,详细分析了不同发射区结深、发射区边缘刻蚀技术... 利用Silvaco-TCAD仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对n型插指背接触(IBC)太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响。借鉴双极半导体器件抗二次击穿技术,详细分析了不同发射区结深、发射区边缘刻蚀技术和发射区边缘选择性掺杂技术对IBC电池热击穿特性的影响。结果表明:发射区表面浓度越大、结深越深,IBC电池效率越高。当发射区表面浓度为5×1020cm-3、结深为1μm时,转换效率高达23.35%。同时,深结发射区也有助于改善IBC电池的热击穿特性。发射区边缘刻蚀结构不具有改善IBC电池热击穿特性的作用,而发射区边缘选择性掺杂结构可有效改善IBC电池的热击穿特性,从而提高IBC太阳电池组件的可靠性。 展开更多
关键词 背接触 太阳电池 发射区 表面浓度 结深 转换效率 热击穿
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用背反射提高染料敏化太阳电池光吸收的研究 被引量:1
6
作者 刘勇 沈辉 +1 位作者 黄小瑞 邓幼俊 《中山大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期25-28,共4页
介绍了一种提高染料敏化太阳电池光吸收的背反射结构,以解决染料在长波范围吸光能力差的缺点。用P25纳米TiO2粉和水热法两种不同工艺制备了电池。透过光谱测试表明,两种工艺制备的电池对长波范围的光都没有充分利用,水热法制备的电池更... 介绍了一种提高染料敏化太阳电池光吸收的背反射结构,以解决染料在长波范围吸光能力差的缺点。用P25纳米TiO2粉和水热法两种不同工艺制备了电池。透过光谱测试表明,两种工艺制备的电池对长波范围的光都没有充分利用,水热法制备的电池更透明。太阳模拟器测试结果表明,用银反光膜作为电池的背反射结构,增加了染料对长波范围内的光吸收,显著提高了电池的光电转换效率。P25粉工艺制备的电池效率提高了11.4%,水热法工艺制备的电池效率提高了22%。 展开更多
关键词 染料敏化 太阳电池 纳米晶 二氧化钛 背反射
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单晶硅太阳电池发射区结构设计与工艺优化 被引量:1
7
作者 周涛 刘聪 +2 位作者 陆晓东 吴元庆 夏婷婷 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期28-32,共5页
首先利用TCAD半导体器件仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对P型单晶硅太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响。然后以获得最优的发射区结构参数为目标,对热扩散工艺和离子注入工艺进行了仿真研究。... 首先利用TCAD半导体器件仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对P型单晶硅太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响。然后以获得最优的发射区结构参数为目标,对热扩散工艺和离子注入工艺进行了仿真研究。仿真结果表明,发射区表面浓度和结深的变化对单晶硅太阳电池输出特性产生显著影响。当发射区表面浓度为5×10^20cm^-3,结深为0.1μm时,太阳电池转换效率最高,可达20.39%。若采用热扩散工艺制备发射区,扩散温度范围为825~850℃,扩散时间范围为10~20min;若采用离子注入工艺制备发射区,当注入剂量为1×10^17cm^-2,注入能量为5keV时,退火温度范围为850~875℃,退火时间范围为5~15min。 展开更多
关键词 单晶硅 太阳电池 发射区 表面浓度 结深 扩散 离子注入 转换效率
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前结背接触晶硅太阳电池发射区研究
8
作者 周涛 陆晓东 +2 位作者 吴元庆 刘兴辉 吴春瑜 《电子元件与材料》 CAS CSCD 2015年第10期43-47,共5页
利用Silvaco-TCAD仿真软件全面系统地分析了发射区表面浓度(cE)、结深(xj)及发射区覆盖比率(EF)对P型前结背接触晶硅太阳电池输出特性的影响。结果表明:基于常规低成本P型晶硅衬底(利用直拉法生长,电阻率为1.5?·cm,少子寿命为10μs... 利用Silvaco-TCAD仿真软件全面系统地分析了发射区表面浓度(cE)、结深(xj)及发射区覆盖比率(EF)对P型前结背接触晶硅太阳电池输出特性的影响。结果表明:基于常规低成本P型晶硅衬底(利用直拉法生长,电阻率为1.5?·cm,少子寿命为10μs)的前结背接触太阳电池,其上表面发射区表面浓度及结深对太阳电池的输出特性产生显著影响。上表面发射区表面浓度和结深越大,短波入射光外量子效率越小。当上表面发射区表面浓度为1×1019 cm–3,结深为0.2μm时,电池效率高达20.72%。侧面和下表面发射区表面浓度及结深对太阳电池输出特性的影响较小。但侧面和下表面发射区覆盖比率对太阳电池的输出特性产生显著影响。侧面和下表面发射区覆盖比率越大,太阳电池外量子效率和转换效率越高。 展开更多
关键词 前结背接触 太阳电池 发射区 表面浓度 结深 量子效率 转换效率
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高效背接触太阳电池反向热击穿特性研究
9
作者 周涛 陆晓东 +1 位作者 吴元庆 李媛 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1076-1082,共7页
基于非等温能量平衡传输模型,利用TCAD半导体器件仿真软件对N型插指背接触(IBC)单晶硅太阳电池反向输出特性进行了仿真研究。通过光电转换效率和反向热击穿特性对IBC太阳电池的性能进行综合评价。全面系统地分析了不同衬底电阻率、发射... 基于非等温能量平衡传输模型,利用TCAD半导体器件仿真软件对N型插指背接触(IBC)单晶硅太阳电池反向输出特性进行了仿真研究。通过光电转换效率和反向热击穿特性对IBC太阳电池的性能进行综合评价。全面系统地分析了不同衬底电阻率、发射区表面浓度、发射结结深对IBC电池反向热击穿特性和转换效率的影响。借鉴双极功率半导体器件的抗二次击穿技术并应用于IBC电池,详细分析了发射区边缘刻蚀结构对IBC电池反向热击穿特性的影响。仿真结果表明:高晶硅衬底电阻率、低发射区表面浓度有利于改善IBC电池的反向热击穿特性,但不利于电池转换效率的提高。深结发射区不仅有利于改善IBC电池的热击穿特性,而且有利于电池转换效率的提高。当发射区边缘柱面结未被完全刻蚀时,不具有改善IBC电池反向热击穿特性的作用。当发射区边缘柱面结被完全刻蚀时,随着横向刻蚀距离的增大,热击穿临界电压增大。 展开更多
关键词 背接触 太阳电池 电阻率 发射区 表面浓度 结深 刻蚀 热击穿
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衬底增强型轻质高效薄膜砷化镓太阳电池 被引量:1
10
作者 姜明序 王赫 +1 位作者 刘树峰 高鹏 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第5期652-654,682,共4页
将蜂窝增强结构引入薄膜砷化镓太阳电池制备工艺,进行了三结砷化镓太阳电池外延设计与生长工艺以及蜂窝结构增强型柔性衬底制备技术研究。通过激光扫描显微镜、EL发光测试、I-V测试等手段分析了衬底增强型轻质高效薄膜砷化镓太阳电池制... 将蜂窝增强结构引入薄膜砷化镓太阳电池制备工艺,进行了三结砷化镓太阳电池外延设计与生长工艺以及蜂窝结构增强型柔性衬底制备技术研究。通过激光扫描显微镜、EL发光测试、I-V测试等手段分析了衬底增强型轻质高效薄膜砷化镓太阳电池制备工艺及结果。最终成功制备了面积达到24 cm^(2)的薄膜砷化镓太阳电池。其效率达到30.57%(AM0,25℃),质量比功率可达到2.4 kW/kg。这为薄膜砷化镓太阳电池在未来载人航天、临近空间飞行器等应用打下了技术基础。 展开更多
关键词 柔性多结太阳电池 图形化衬底 面密度
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基于布拉格反射器的空间用四结砷化镓太阳电池抗辐照性能研究 被引量:2
11
作者 颜平远 涂洁磊 +3 位作者 张炜楠 徐晓壮 宋冠宇 孙晓宇 《云南师范大学学报(自然科学版)》 2019年第5期6-10,共5页
利用理论计算确定适用于空间四结砷化镓太阳电池的布拉格反射器(DBR),同时借助Macleod软件对引入四结太阳电池的DBR结构进行模拟,并对比分析引入DBR结构的四结太阳电池在1MeV高能电子辐照前后的电学性能.结果表明,模拟得到由15对Al0.1Ga... 利用理论计算确定适用于空间四结砷化镓太阳电池的布拉格反射器(DBR),同时借助Macleod软件对引入四结太阳电池的DBR结构进行模拟,并对比分析引入DBR结构的四结太阳电池在1MeV高能电子辐照前后的电学性能.结果表明,模拟得到由15对Al0.1Ga0.9As/Al0.9Ga0.1As材料组成的DBR在中心波长960nm处反射率最高且达到98.4%,高反射带宽165nm,与实验制备的引入该DBR结构的电池最高反射中心波长基本吻合.通过分析辐照前后电学性能,发现引入该DBR结构的电池辐照后各项电学性能衰减幅度小于未引入DBR结构的电池. 展开更多
关键词 布拉格反射器 四结太阳电池 抗辐照 电学性能
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非晶硅/微晶硅叠层太阳电池中间层的研究 被引量:6
12
作者 涂晔 杨雯 +3 位作者 杨培志 段良飞 张力元 宋肇宁 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期226-232,共7页
叠层结构是提高硅基薄膜太阳电池效率和稳定性的有效方法,其中子电池的电流匹配是提高叠层电池效率的关键,而中间层技术能有效地改善子电池电流的匹配情况。介绍了非晶硅/微晶硅叠层电池的中间反射层和隧道结的结构、特性及材料种类,结... 叠层结构是提高硅基薄膜太阳电池效率和稳定性的有效方法,其中子电池的电流匹配是提高叠层电池效率的关键,而中间层技术能有效地改善子电池电流的匹配情况。介绍了非晶硅/微晶硅叠层电池的中间反射层和隧道结的结构、特性及材料种类,结合两者的理论基础提出隧穿反射层的概念,分析其工作原理并给出了薄膜材料的选择原则和范围。隧穿反射层在叠层结构中不仅起到常规中间反射层的作用,解决电池内部的陷光问题,还可优化叠层太阳电池的隧道结,解决子电池对光生载流子的有效收集问题。 展开更多
关键词 材料 叠层太阳电池 中间层 隧道结 电流匹配 隧穿反射层
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适用于薄膜硅太阳能电池背反射面的一维衍射光栅结构 被引量:11
13
作者 石鑫 孙诚 王晓秋 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第1期160-165,共6页
有效提高薄膜硅太阳能电池光转换效率是清洁能源利用领域的一个重要问题。设计了一种以三角形一维衍射光栅为基础的薄膜硅太阳能电池的背部反射器结构,用以有效提高硅太阳能电池的光转换效率。利用时域有限差分(FDTD)法,从光栅结构形状... 有效提高薄膜硅太阳能电池光转换效率是清洁能源利用领域的一个重要问题。设计了一种以三角形一维衍射光栅为基础的薄膜硅太阳能电池的背部反射器结构,用以有效提高硅太阳能电池的光转换效率。利用时域有限差分(FDTD)法,从光栅结构形状、倾斜角度、光栅周期以及光栅间隔等4个方面分别研究了薄膜硅太阳能电池下表面的光反射率。结果表明,由等腰直角三角形组成的一维光栅结构的背反射能力最强,合理增大光栅周期也将有助于提高硅太阳能电池的背面光反射率。此外,研究还发现,对于间隔型一维衍射光栅结构,平面波入射光会在和光栅周期对应的波长处发生共振现象。利用该特性,一维衍射光栅结构还可作为一种波长选择器。 展开更多
关键词 光栅 一维衍射光栅 太阳能电池 薄膜硅电池 背反射
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包含布拉格反射器的空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池性能 被引量:4
14
作者 马大燕 陈诺夫 +4 位作者 陶泉丽 赵宏宇 刘虎 白一鸣 陈吉堃 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期386-392,共7页
利用光学膜系设计软件(TFCalc),设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池的分布式布拉格反射器(DBR)。实验结果表明由15对Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As组成的DBR在中心波长850nm处的反射率高达96%,使800~900nm波段内红外光被有效反射... 利用光学膜系设计软件(TFCalc),设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池的分布式布拉格反射器(DBR)。实验结果表明由15对Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As组成的DBR在中心波长850nm处的反射率高达96%,使800~900nm波段内红外光被有效反射后又被二次吸收,提高了GaInAs中间电池的抗辐照能力。基于细致平衡原理,结合p-n结形成机理,对原电池结构和包含DBR的新电池结构进行厚度优化。通过对比中电池厚度为2.93μm的原电池结构和中电池厚度为1.2,1.6,2.0μm的新电池结构的辐照前外量子效率(EQE),发现新电池结构基本弥补了基区减薄对短路电流的影响。通过分析两种结构电池辐照前后的电学性能,发现DBR结构的存在明显改善了辐照后电池电流的衰减,并且中电池厚度为1.6μm的新电池结构辐照后效率高达24.87%,较原电池结构提升了近2%,基本接近中电池厚度为2.0μm的新电池结构,且明显高于1.2μm中电池厚度的新电池结构。 展开更多
关键词 薄膜 分布式布拉格反射器 三结太阳电池 二次吸收 抗辐照 厚度优化
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重掺杂c-Si背场a-Si:H/c-Si背结双面太阳能电池初步实验研究 被引量:4
15
作者 王涛 黄海宾 +6 位作者 孙喜莲 田罡煜 宿世超 高超 袁吉仁 岳之浩 周浪 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第8期241-245,共5页
HIT结构的a-Si:H/c-Si异质结太阳能电池迎光面遮光损失大是限制其效率提升的瓶颈之一。设计并制备了银栅线/SiN_x/c-Si(n^+)/n-c-Si/a-Si:H(i)/a-Si:H(p^+)/ITO/银栅线结构的双面太阳能电池。对制备的双面太阳能电池样品每一面的进光情... HIT结构的a-Si:H/c-Si异质结太阳能电池迎光面遮光损失大是限制其效率提升的瓶颈之一。设计并制备了银栅线/SiN_x/c-Si(n^+)/n-c-Si/a-Si:H(i)/a-Si:H(p^+)/ITO/银栅线结构的双面太阳能电池。对制备的双面太阳能电池样品每一面的进光情况进行J-V、量子效率和Suns-Voc测试分析。研究结果表明,该结构太阳能电池采用背结结构入光可获得比前结结构入光更高的短路电流密度,从而获得更高的光电转换效率;当制绒后硅片厚度为160μm时,双面太阳能电池的短路电流密度最高,为40.3mA·cm^(-2),优于HIT结构的最优值39.5mA·cm^(-2)。 展开更多
关键词 材料 双面太阳能电池 重掺杂c-Si背场 a-Si:H/c-Si背结 短路电流密度
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