单结GaAs/Ge、单晶硅太阳能电池的激光辐照效应研究
发布时间：2023-11-30 19:06
作为21世纪的新能源,太阳能的发展是世界关注的重点。其中,高效能的半导体太阳能电池的制作与应用一直备受瞩目。在激光加工太阳能电池的技术领域,各国已发表了大量的文章,而关于激光辐照太阳能电池的损伤效应鲜有报道。针对半导体材料对不同波长激光的吸收系数不同,与不同脉宽激光的作用机理不同的特点,本文采用532 nm、1064 nm两种波长,纳秒、皮秒及连续激光对单结异质结GaAs/Ge、单晶硅两类太阳能电池进行辐照效应研究,并对激光损伤前后的样品进行材料表征分析,最后使用COMSOL热传导模块计算半导体材料硅、锗、砷化镓在激光作用下的温升曲线,得到一些新现象和新结果。主要研究内容如下:1、研究了纳秒、皮秒及连续的532 nm激光对GaAs/Ge电池的损伤机制。电池表面的抗反射膜层SiO2、TiO2对532 nm激光透明,电池最初损伤发生在GaAs表层,GaAs受热分解,激光辐照区域的Ge基底受热熔化。对于连续激光,热累积效应明显,损伤归结于热熔以及沿电池损伤坑径向方向巨大温差造成的热应力,后者导致电池碎裂。纳秒、皮秒脉冲激光对电池的损伤分为热熔损伤和由材料气化蒸气或等离子体力学运动造成的力学损...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 太阳能电池激光加工的研究现状
1.2.2 激光辐照太阳能电池的最新研究
1.2.3 太阳能电池激光供能的研究现状
1.2.4 太阳能电池激光损伤效应研究现状
1.3 研究思路和论文结构
1.3.1 研究思路
1.3.2 论文结构
第二章 太阳能电池的物理基础
2.1 太阳能电池的工作原理
2.2 太阳能电池的工作特性及参数
2.2.1 伏安特性
2.2.2 短路电流
2.2.3 开路电压
2.2.4 量子效率谱
2.2.5 频谱响应SR(spectral response)
2.2.6 填充因子
2.2.7 功率转换效率
2.2.8 寄生电阻效应
2.2.9 温度效应对I-V曲线的影响
2.3 单结异质结GaAs/Ge太阳能电池结构及工作特性
2.3.1 Ⅲ—Ⅴ族太阳能电池
2.3.2 单结GaAs太阳能电池及其特性
2.4 单晶硅太阳能电池的结构及工作特性
2.4.1 单晶硅太阳能电池的分类及结构
2.4.2 单晶硅太阳能电池的工作特性
第三章 单结GaAs/Ge太阳能电池激光辐照效应研究
3.1 实验方案及实验器件简介
3.1.1 实验样品简介
3.1.2 实验光路及实验器件简介
3.2 532nm激光辐照单结GaAs/Ge太阳能电池的实验研究
3.2.1 纳秒激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.2.2 皮秒激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.2.3 连续激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.3 1064nm激光辐照单结GaAs/Ge太阳能电池的实验研究
3.3.1 纳秒激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.3.2 皮秒激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.3.3 连续激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.4 损伤机理对比研究
3.4.1 532nm与1064nm两种波长激光损伤机理对比研究
3.4.2 不同脉宽脉冲激光辐照电池损伤对比研究
3.4.3 连续与脉冲激光辐照电池损伤机制对比研究
3.5 本章总结
第四章 单晶硅太阳能电池激光辐照效应研究
4.1 实验方案及实验器件简介
4.1.1 实验样品简介
4.1.2 实验光路及实验器件简介
4.2 532nm激光辐照单晶硅太阳能电池实验研究
4.2.1 纳秒激光辐照单晶硅太阳能电池
4.2.2 皮秒激光辐照单晶硅太阳能电池
4.2.3 连续激光辐照单晶硅太阳能电池
4.3 1064nm激光辐照单晶硅太阳能电池实验研究
4.3.1 纳秒激光辐照单晶硅太阳能电池
4.3.2 皮秒激光辐照单晶硅太阳能电池
4.3.3 连续激光辐照单晶硅太阳能电池
4.4 损伤机理对比研究
4.4.1 波段内532nm与1064nm波长的损伤结果对比分析
4.4.2 脉冲激光与连续激光辐照电池实验结果对比分析
4.5 本章总结
第五章 单结GaAs/Ge、单晶硅电池的激光损伤机理对比研究
5.1 单结GaAs/Ge、单晶硅太阳能电池损伤机制的对比
5.2 激光辐照太阳能电池的温升特性分析
5.2.1 热传导方程
5.2.2 连续激光辐照半导体材料的温升模型
5.2.3 纳秒脉冲激光辐照半导体材料的温升模型
5.2.4 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 主要工作与结论
6.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3869053
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 太阳能电池激光加工的研究现状
1.2.2 激光辐照太阳能电池的最新研究
1.2.3 太阳能电池激光供能的研究现状
1.2.4 太阳能电池激光损伤效应研究现状
1.3 研究思路和论文结构
1.3.1 研究思路
1.3.2 论文结构
第二章 太阳能电池的物理基础
2.1 太阳能电池的工作原理
2.2 太阳能电池的工作特性及参数
2.2.1 伏安特性
2.2.2 短路电流
2.2.3 开路电压
2.2.4 量子效率谱
2.2.5 频谱响应SR(spectral response)
2.2.6 填充因子
2.2.7 功率转换效率
2.2.8 寄生电阻效应
2.2.9 温度效应对I-V曲线的影响
2.3 单结异质结GaAs/Ge太阳能电池结构及工作特性
2.3.1 Ⅲ—Ⅴ族太阳能电池
2.3.2 单结GaAs太阳能电池及其特性
2.4 单晶硅太阳能电池的结构及工作特性
2.4.1 单晶硅太阳能电池的分类及结构
2.4.2 单晶硅太阳能电池的工作特性
第三章 单结GaAs/Ge太阳能电池激光辐照效应研究
3.1 实验方案及实验器件简介
3.1.1 实验样品简介
3.1.2 实验光路及实验器件简介
3.2 532nm激光辐照单结GaAs/Ge太阳能电池的实验研究
3.2.1 纳秒激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.2.2 皮秒激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.2.3 连续激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.3 1064nm激光辐照单结GaAs/Ge太阳能电池的实验研究
3.3.1 纳秒激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.3.2 皮秒激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.3.3 连续激光辐照单结异质结GaAs/Ge太阳能电池
3.4 损伤机理对比研究
3.4.1 532nm与1064nm两种波长激光损伤机理对比研究
3.4.2 不同脉宽脉冲激光辐照电池损伤对比研究
3.4.3 连续与脉冲激光辐照电池损伤机制对比研究
3.5 本章总结
第四章 单晶硅太阳能电池激光辐照效应研究
4.1 实验方案及实验器件简介
4.1.1 实验样品简介
4.1.2 实验光路及实验器件简介
4.2 532nm激光辐照单晶硅太阳能电池实验研究
4.2.1 纳秒激光辐照单晶硅太阳能电池
4.2.2 皮秒激光辐照单晶硅太阳能电池
4.2.3 连续激光辐照单晶硅太阳能电池
4.3 1064nm激光辐照单晶硅太阳能电池实验研究
4.3.1 纳秒激光辐照单晶硅太阳能电池
4.3.2 皮秒激光辐照单晶硅太阳能电池
4.3.3 连续激光辐照单晶硅太阳能电池
4.4 损伤机理对比研究
4.4.1 波段内532nm与1064nm波长的损伤结果对比分析
4.4.2 脉冲激光与连续激光辐照电池实验结果对比分析
4.5 本章总结
第五章 单结GaAs/Ge、单晶硅电池的激光损伤机理对比研究
5.1 单结GaAs/Ge、单晶硅太阳能电池损伤机制的对比
5.2 激光辐照太阳能电池的温升特性分析
5.2.1 热传导方程
5.2.2 连续激光辐照半导体材料的温升模型
5.2.3 纳秒脉冲激光辐照半导体材料的温升模型
5.2.4 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 主要工作与结论
6.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3869053
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3869053.html
教材专著
