钙钛矿太阳能电池在低辐照条件下的性能研究

发布时间：2020-07-29 22:07

【摘要】：随着人类对能源需求的日益增多,化石能源已经无法满足人类的需求,寻找并利用可再生能源成为了全球所关注和研究的热点。在所有的可再生能源中,太阳能发电成为了未来最有可能提供能源的途径。近年来,钙钛矿太阳能电池因其电池成本廉价、原料存储丰富、生产过程能耗小,工艺技术简单、转换效率高等优点,成为研究的热点。本文根据钙钛矿太阳能电池器件物理原理,通过搭建电路模型建立参数提取算法提取核心参数,并以此为基础讨论低辐照下钙钛矿太阳能电池的性能分析研究。(1)基于钙钛矿太阳能电池等效电路模型,给出了两种参数提取算法。在进行性能分析时,首先应对电池核心参数进行提取。第一种算法考虑不同光强下电池开路和短路时的J～V曲线,选取了几个不同光强下的测量值,通过线性拟合的方式开展对应参数提取,虽然精度高,但是算法对数据量有要求。为了对性能进行分析,本文给出了另一种更简单且精确度较好的算法,基于单J～V曲线的参数提取,即引入最大功率点,用#2钙钛矿太阳能电池提取参数进行验证,结果表明:该算法的可行性与正确性。(2)研究了低辐照条件下钙钛矿太阳能电池的性能变化。目前室内光器件的需求在逐渐增多,而室内辐照远低于标准条件,研究低辐照下的性能显得尤为重要。本文在单J～V曲线参数提取的基础上,建立短路电流密度、开路电压、填充因子、转换效率与光强之间的关系模型,并给出低辐照0.01～1kW/m~2范围内参数的变化趋势,做出机理分析。结果表明:随着光强的减小,开路电压呈指数减小,在0.37～1kW/m~2范围内,填充因子的增加主要由R_p的增加决定,而在0～0.14kW/m~2范围内,R_s的增加导致FF急速下降;随着光强的增加,n随之增加,由于电池内部的复合效应的明显升高,J_0呈增加趋势;η的变化趋势由FF与V_(oc)共同决定,且随着G的减小,先几乎不变然后快速下降。综上得出,钙钛矿太阳能电池在0.37kW/m~2以上的光强下才能发挥更好的效果。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM914.4
【图文】：

1850 - 2013 年世界人均年燃料的一次能源消耗量

各种气体对地球表面变暖的影响

用于各种技术的CO2排放或碳足迹的演变[3]

【参考文献】

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本文编号：2774560