摘要：光伏电池是重要的绿色能源之一，但是目前光伏产业遇到的最大难题是电池光电转换效率低和成本高的问题，以至于很难大面积推广使用。本研究课题以应用为导向，设计了阶梯型带隙太阳能电池。阶梯型带隙结构不仅可以增加太阳能电池的光谱吸收范围，还便于实际制备。 本项目以变带隙的碲锌镉材料为主，设计并优化阶梯型带隙结构的光伏电池，本文调研了太阳能发展的现状和碲锌镉材料的特性、wxAMPS基本操作与特性和光伏发电的原理这些前置性理论之后，通过建立两个不同的电池模型，利用wxAMPS软件来进行光电拟合实验。接着根据实验结果，选择其中光电转换效率较好的模型进行优化，最后成功地提高了太阳能电池的光电转换效率。

关键词： wxAMPS；光伏电池；碲锌镉材料；光电转换效率

ABSTRACT:Abstract: Photovoltaic cells are one of the most important green energy sources. But at present, the biggest problem of photovoltaic industry is the low photoelectric conversion efficiency and high cost of the battery, so it is difficult to popularize the battery in large area. In this study, the application oriented design of step type bandgap solar cells. The stepped band gap structure can not only increase the spectral absorption range of solar cells, but also facilitate the actual preparation. This project is based on the variable band gap tellurium, zinc and cadmium, and designs and optimizes the step type band gap photovoltaic cells. This work will have a certain impetus to the photovoltaic industry in China to achieve high photoelectric conversion efficiency and reduce the cost. In the process of writing this paper, I have encountered many problems. For example, the selection and acquisition of software, and wxAMPS are all the software I have never touched before, do not know how the parameters are set up, and at the beginning I have a very shallow understanding of the photovoltaic cells, which can be said to be a zero basis. At the beginning, I do not know how to write down the hand, and eventually these internal and external factors are still the same. It was conquered. The experiment results show that the photoelectric conversion efficiency of the ladder type photovoltaic cells is affected by what factors.

Keywords: wxAMPS; photovoltaic cells; cdzte materials; photoelectric conversion efficiency

目录

摘要 i

Abstract ii

目录 iii

1 绪论 1

1.1 课题的目的和意义 1

1.2 国内外研究现状与水平 2

1.3 发展趋势 3

2 太阳能电池与wxAMPS软件的介绍 7

2.1 光伏电池的工作原理 7

2.1.1碲锌镉材料的介绍 7

2.2 光伏效应的应用 8

2.3 WXAMPS的基本操作和介绍 9

2.3.1 软件介绍 9

2.3.2 基本操作 10

3 实验过程 15

3.1 P-N结的光电特性 15

3.2 光谱特性 17

3.3 实验设计 18

3.3.1 p型层的厚度对光电转换效率的影响 18

4 结论 24

致谢 25

主要参考文献 26

附录 27

1 绪论

1.1 课题的目的和意义

莱斯大学诺贝尔奖得主斯莫利教授曾指出，未来50年，能源问题是人类面临的10大问题中的重中之重。从人类开始使用能源到现在，化石能比如煤炭和石油源占人类总共使用能源的90%以上。到二十一世纪的中旬也就是2050年左右，煤炭石油等能源的比重将缩减甚至小于人类使用能源资源的百分之五十，达到其所能达到的极限值，原子能和可再生能源或许在未来的能源里作为龙头能源来代替旧能源。到二十一世纪末二十二世纪初，人类使用可再生资源的量将是现在的3倍以上这是非常大的提升。在许多可再生能源资源里面，比如说太阳能、用风车利用风力来发电、靠电坝来利用潮汐的势能发电、采用地热能来使用其热能、原子能和生物质化学能等方面，其中太阳能的能源资源储备是远远大于其他可再生资源的储备，其程度相当于他们储备的1000倍，因此太阳能做为可再生资源的潜力是最大的也是最有价值被研究的。AR能量是巨大的。自从地球诞生以来，太阳作为恒星散发光与热量，让地球上的一切生物得到最基本的能量来源。太阳能被当做无穷无尽的能量来源的想法已经不是产生于一时的了。一开始我们只把它当做取暖的能量也就是说热能。后来，光伏效应也就是光打光伏效应的发现让太阳能领域焕发出了新的生机，它的使用也更加的灵活多变，人们把这种应用的成果称之为太阳能电池。如名字表示的那样，它的作用就是通过pn受到光子激发后发电的效应将光能直接转换为电能的装置。除了清洁和节能，太阳能电池还可以直接设置发电需要电力。截止到现在，每年太阳能电池在国际化的贸易中，年增长率已经达到了百分之三十，而二十一世纪三十年代时太阳能电池的贸易量或许将降低但是仍然会以估摸百分之二十五的幅度上涨，在这个年代太阳能的性能会得到很大的提升，其装机容量或许会从85GW增加到300GW。中国现在提倡，预计到二十一世纪三十年代时，在可再生能源中，太阳能的发电量估摸约1.8GW。这些年间国际间多数产品是硅基太阳能电池，如此同时多晶硅太阳能电池是这段时间最受欢迎的。