基于微透镜管理光场的新型晶硅电池研究

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1、１０１６７分类编号：单位代码：密级：学号：２０１５１３０００３硕士学位论文＿论文题目：基于微透镜管理光场的新型晶硅电池研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＮｅｗＣｒｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎＳｏｌａｒＣｅｌｌｙＢａｓｅｄｏｎＭｉｃｒｏｌｅｎｓＭａｎａｅｍｅｎｔＬｉｈｔＦｉｅｌｄｇｇ作者姓名：指导教师：陆晓东教授专业名称：凝聚态物理研究方向：太阳能电池学院年级：新能源学院２０１５级完成日期：２０１８年６月渤海大学研究生学院基于微透镜管理光场的新型晶硅电池研究[摘要]随着能源的日益枯竭，为有效利用太阳

2、能这一可再生清洁能源，人们研究出了太阳能电池。近年来，光伏产业发展迅速，电池市场中出现了各种各样的太阳能电池，但实用化的太阳电池仍以晶硅太阳电池为主，且预计在未来相当长一段时间内，其仍将占据着太阳能电池市场的重要地位，因此，大幅降低晶硅电池的发电成本、提高转换效率无疑是光伏发电领域的重要研究课题。本着降低成本、提高转换效率的理念，并结合近年来出现的新型增效技术以及逐渐被人们所重视的聚光光伏技术，本文设计了微透镜加微腔的新型陷光结构，并将其用于晶硅电池，这种结构与其它类型陷光结构相比，具有以下优势：最大化延长入射光在电池内的光程，增加对光的吸收率；栅线电极尺寸变大，减

3、少了载流子向电极输送时间，提升载流子输运效率，有效降低电池电学损耗；减少了电极对光的反射，有效减小电极遮蔽损耗。在论文组织过程中，先对基于微透镜管理光场的新型晶硅电池进行理论仿真，整体优化晶硅电池内光电转换过程，以期降低成本、提高效率。第一部分介绍了晶硅电池的发展背景、聚光光伏系统及基于微透镜管理光场的新型晶硅电池概述。第二部分介绍了新型晶硅电池的建模理论。第三部分为新型晶硅电池陷光结构设计，包括如何对组成陷光结构的微透镜、缓冲层以及通光孔利用理论仿真方法进行优化。第四部分介绍了新型晶硅电池结构的优化，包括新型晶硅电池的结构及其参数设定，其次介绍了对电池结构，即陷光

4、微腔的优化，最后对掺杂工艺的选择及工艺条件进行了优化。第五部分为影响新型晶硅电池性能的因素分析，包括晶硅电池体内、表面的杂质和缺陷、衬底掺杂浓度对载流子输运过程的影响，并对不同结构晶硅电池优劣性能进行了比较。最后对本论文内容以及今后的研究进展进行了总结与展望。[关键词]：能源；新型晶硅电池；微透镜；仿真计算；光电转换效率IRESEARCHONNEWCRYSTALLINESILICONSOLARCELLBASEDONMICROLENSMANAGEMENTLIGHTFIELDABSTRACTWiththedepletionofenergy,solarcellshaveb

5、eendevelopedtomakingeffectivelyuseofthesolarenergyasarenewablecleanenergyfordailylife.Inrecentyears,thephotovoltaicindustryhasdevelopedrapidly.Avarietyofsolarcellshaveappearedinthebatterymarket.Butthepracticalsolarcellsarestilldominatedbycrystallinesiliconsolarcells,whicharestillmonopo

6、lizedbythesolarcellmarket.Andthecrystallinesiliconsolarcellswillstilloccupyanimportantpositioninthesolarcellmarketforalongtimeinthefuture.Therefore,significantlyreducingthecostofgeneratingcrystallinesiliconcellsandincreasingconversionefficiencyisundoubtedlyanimportantresearchtopicinthe

7、fieldofphotovoltaicpowergeneration.Inlinewiththeconceptofreducingcostsandimprovingconversionefficiency,combinedwithemergingnewtypesofefficiency-enhancingtechnologiesandconcentratingphotovoltaictechnologiesthathavebeenincreasinglyvaluedbypeople,anewtypeofcrystallinesiliconsolarcellwit