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超薄铜铟镓硒(CuInGaSe2)太阳能电池的光损失分析开题报告

 2020-02-10 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

中国的能源结构主要是以煤炭为主,其中一次性能源生产和消费结构中,煤炭占到了2/3以上。世界上石油的价格不断攀升,必然会使中国煤炭的需求居高不下,中国的常规能源将面临很大的压力,寻找可再生能源是中国经济发展需要的必然选择[1]。在可再生能源中,太阳能是发展最快最好的可再生能源,世界各国都把太阳能商业化开发和利用作为重要的发展方向。

1839年,edmund becquerel 第一次观察到化学电池具有光伏效应的电池工作原理[2],引起了世界各国科学家的高度关注。如今,太阳能电池也取得了较大的进展,目前为止,电池的生产成本已经相比较最初的降低了2个数量级,电池的转换效率已经提高了五倍[3],实验室也已经研发出来了转换效率为24.7%的单晶硅太阳电池[4]。但是,一般来说,在制造薄膜太阳能电池的时候,需要的能耗少于硅晶体电池的一半,所以,消耗能源的回偿时间相对较短,非晶硅薄膜太阳能电池在未来将会成为太阳能电池研究的主要方向,也将会逐渐的走向商业化[5]。但是由于非晶硅薄膜太阳能电池具有光致衰减效应(staebler-wronski效应),近年来的发展中,很难取得相应的进展。

在世界范围内,存在的薄膜太阳电池的种类非常多,使用材料的类型不同可以将其分为三种,分别是:有机薄膜型,硅薄膜型,化合物半导体薄膜型。其中cis系薄膜电池在当今时代中,被认为是最具有发展潜力的新型薄膜太阳电池,主要原因是它的使用成本低寿命较长,光电转换的效率较高等,如今,在国内外的光伏领域研究中,已经成为了研究的主要方向,在未来的发展中,很可能将会占领国际太阳能电池市场。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容: 降低厚度有利于降低材料的使用成本与加工制作成本,但这会造成太阳能电池光吸收不足的问题,从而降低电池的效率。拟通过传输矩阵法模拟cigse太阳能电池的光学性能,分析超薄cigse太阳能电池的光学损失。

目标:从光学角度出发,提出可能解决超薄cigse电池损失大的问题。

拟采用的技术方案及措施:课题通过传输矩阵法模拟cigse太阳能电池(厚度约为2-3微米)的光学性能,该模型能够分析层系统的变化的影响,例如层厚度的变化或替代材料。反之亦然,该模型还可以通过手动调整模型参数来确定实际层系统中的薄膜厚度或覆盖层,从而在测量和模拟光谱之间给出最佳拟合。

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3. 研究计划与安排

第1周:查阅相关文献并完成英文翻译;

第2周:明确研究内容,在知网查阅参考文献了解国内外关于cigse太阳能电池薄化的研究概况以及发展趋势,从中了解该课题对社会,健康,安全,成本以及环境等有关方面的影响;

第3周:完成开题报告并进行完善;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]《中国新能源和可再生能源》1999年白皮书[j].北京:中国计划出版社.

2000.

[2]bacquerel e. on electron effects under the influence of solar radiation[j]. comptesrendues.1839.9:561.

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