太陽能電池光轉(zhuǎn)換材料的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、多年來人們一直致力于提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率,然而多種因素制約著轉(zhuǎn)換效率的提升,其中短波長光子的能量損失是一項重要原因。如何充分利用短波長光子仍然是一個需要深入研究的課題。而已經(jīng)研究多年并且成功應(yīng)用的光轉(zhuǎn)換材料的光致發(fā)光現(xiàn)象給我們提供了一些啟示。光轉(zhuǎn)換材料可以將一定數(shù)量的高能量光子轉(zhuǎn)化為數(shù)量更多的低能量光子,因而在經(jīng)過光轉(zhuǎn)換材料后有可能實現(xiàn)高能量光子轉(zhuǎn)化為數(shù)量更多的低能量光子,使得太陽能電池吸收更多的光子,提高太陽光能量的利用率。本論文

2、對太陽能電池轉(zhuǎn)換效率與入射光波長和光強的關(guān)系進行了理論研究,計算了光轉(zhuǎn)換材料-黃色釔鋁石榴石(YAG熒光粉)的外量子效率,并通過實驗證明黃色YAG熒光粉能夠?qū)崿F(xiàn)光子數(shù)的增加,有助于改善太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
   論文研究了理想條件下太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率與波長的關(guān)系。從太陽能電池的伏安特性出發(fā),推導了入射光波長與太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系公式。在此基礎(chǔ)上,使用MATLAB軟件計算了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率隨入射光波長的變化趨勢,電池的轉(zhuǎn)

3、換效率隨波長的增加而單調(diào)增加,當?shù)竭_一定波長(對應(yīng)于電池材料的禁帶寬度)后,轉(zhuǎn)換效率迅速下降。論文對計算結(jié)果進行了分析討論。
   論文分析了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率與入射光強度的關(guān)系。在推導了太陽能電池的短路電流、開路電壓和填充因子與入射光強度的關(guān)系之后,計算了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率,得到了轉(zhuǎn)換效率與入射光強度的變化關(guān)系。使用MATLAB軟件計算了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率與入射光強度的關(guān)系,并對太陽能電池的幾個重要參數(shù)與入射光強度之間的關(guān)系

4、進行了討論。結(jié)果表明在理想條件下太陽能電池轉(zhuǎn)換效率隨著入射光強度增加而遞增。
   論文在介紹了光轉(zhuǎn)換材料的激發(fā)原理、光度量和輻射度量的基本理論之后,以藍光和白光發(fā)光二極管(LED)為例計算了光轉(zhuǎn)換材料--黃色YAG熒光粉的外量子效率。根據(jù)LED的發(fā)光光譜,光通量為4流明的藍光LED的總輻射光功率為10.472652mw,總的輻射光子數(shù)為2.03589E+17;而相對應(yīng)的涂覆有黃色YAG熒光粉,光通量為23流明的白光LED總的輻

5、射光功率為8.656832mw,總的輻射光子數(shù)為2.37459E+17。入射光經(jīng)過黃色YAG熒光粉的光轉(zhuǎn)換,光子數(shù)增加了16.64%,說明在經(jīng)過了光轉(zhuǎn)換后,光子數(shù)得到了增加。
   論文最后利用自行設(shè)計搭建的測試裝置分別對未涂黃色YAG熒光粉和涂有黃色YAG熒光粉的玻璃樣品進行了測量。實驗結(jié)果表明,在涂有黃色YAG熒光粉的玻璃樣品上測得的光子數(shù)大于未涂黃色YAG熒光粉的玻璃樣品,驗證了前面的計算結(jié)果:黃色YAG熒光粉可以增加太陽

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