基于机器学习的CdTe太阳能电池模拟与最大效率点搜索

发布时间：2024-02-24 17:32

　　进入21世纪后,能源危机与环境问题日益严峻。太阳能作为一种巨量的环保可持续能源已经得到了广泛的应用,并且发展出了很多高效率的太阳能电池,CdTe太阳能电池就是其中之一。然而,由于光伏研究的耗费较高,我们需要提高太阳能电池光电转换效率以降低成本。目前有很多数值模拟方法,都可以探索电池性能,但是基于求解隐式非线性的-(1曲线的模拟速度是偏慢的。因此,我们需要建立新型的快速高效的CdTe太阳能电池模型,并且搜索出最大效率点,即找到转换效率最高点对应的电池参数配置。本文建模的数据集来自于太阳能电池模拟软件SCAPS,一共有20002条数据,8个输入特征,1个输出值(转换效率)。其中,这8个输入特征为:CdTe层厚度、CdTe层受主浓度、CdTe层缺陷能级、CdTe层缺陷浓度,CdS层厚度、CdS层施主浓度、CdS层缺陷能级、CdS层缺陷浓度。通过机器学习的网格搜索方法,针对CdTe太阳能电池的发射层与吸收层材料特性,我们最终选用五阶扩展的LASSO回归模型(含有1286项多项式的8元函数)模拟太阳能电池,其计算时间比一般模拟软件(SCAPS)快5倍,预测误差也仅为1%左右。LASSO模型在预测...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1三种类型半导体能带图

图1.1三种类型半导体能带图。(a)本征半导体，电子和空穴数目相等。(b)N型半导体，多子为电子。(c)P型半导体，多子为空穴。实心圆圈代表电子，空心圆圈代表空穴。p-n结载流子动力学际上，几乎所有的太阳能电池都带有p-n结结构，而p-n结可以帮助光(电子....

图1.2平衡态的p-n结

5图1.2平衡态的p-n结。(a)空间电荷的分布；(b)电场分布；(c)电势分布；(d)能带图。[7](c-d)所示，展示了p-n结的静电势和能带图。当光照入射到内的载流子动力学可以描述成三个主要过程，如图1.2d所，光生载流子的产生；(2)扩散和漂移所驱....

图1.3体半导体材料中的三种复合过程

2018届华东师范大学硕士学位论文情况下，我们希望所有的光生载流子能够通过结区，并且在复和空穴的接触电极完全收集。然而，在非平衡状态下，载流子(如图1.3所示)[6]，：(1)辐射复合，通过发射光子来辐射能量；合，把多余的能量传递给其他的自由电子或者空穴；(3)非辐过发射声....

图1.4光生载流子在内建电场下的分离

图1.4光生载流子在内建电场下的分离。阳能电池性能能电池可以用简单的单二极管模型来模拟，如图1.5所示的等效中的二极管为黑暗条件下的p-n结，恒流源指代光生电流。根，如果负载电阻很大时，相应的外电路的电流就很小，此时大部分部消耗，且由P区流向N区；如果....

本文编号：3909367