多结太阳电池检测及其聚光发电系统

摘要

太阳能作为一种绿色、可再生能源，其开发利用对缓解日益严峻的能源危机有着十分重要的意义。GaAs基Ⅲ-Ⅴ族多结太阳电池因其具有光电转换效率高、温度特性好、抗辐射性强、寿命长等优点而备受关注。然而，该电池制备工艺复杂、价格昂贵，使得其地面应用受到很大限制。为了提高其地面光伏发电竞争力，目前的研究主要集中在如何提高太阳电池效率、开发电池检测新技术及降低发电系统成本等方而。我们知道，太阳电池效率与材料的晶体质量和后续的器件制备工艺有着紧密的联系，每一个环节都可能对电池效率产生重要影响。然而，对于多结太阳电池而言，传统检测方法往往只能得到器件的总体性能，却难以获得各子电池的晶体质量、电极结构等内部详细信息。为此，开发一种能快速、无损地检测整体多结太阳电池及各子电池特性的新技术，在提高太阳电池效率、优化器件设计、改进制造工艺等方面具有重要的现实意义。在提高电池效率的同时，我们还可以通过聚光发电的形式，使光伏系统具有更优的性价比，而如何以较低的成本，便捷、准确地实现太阳跟踪是这项技术的关键。
　　本文主要围绕多结太阳电池检测和聚光太阳发电系统开发开展研究工作，取得了如下成果:
　　(1)自主搭建了多结太阳电池量子效率测试系统，成功实现了GaInP/GaInAs/Ge三结太阳电池的外量子效率测试。
　　(2)利用多结太阳电池及各子电池交流电致发光测试装置，对三结太阳电池进行检测，同时结合电池的量子效率，分析了各子电池的缺陷类型及其对电池性能的影响，证明了电致发光成像技术对于分结探查三结太阳电池缺陷的可靠性，并尝试对量子效率与电致发光强度的关系做了定量分析，提出了根据电致发光图像的平均灰度值来评估电池电流匹配情况的思想。
　　(3)根据视日运动轨迹跟踪理论，设计并试制了一套小型高效聚光太阳发电系统。同时借助虚拟仪器技术，编写了自动跟踪软件。通过对软件主要功能模块进行测试和评估，确认其可以按照设定的时间完成自动跟踪、复位以及数据的实时记录与保存，满足项日要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 太阳电池发展现状

1．2 多结太阳电池工作原理及性能表征

1．3 聚光太阳电池发电系统的发展及应用

1．4 论文架构

参考文献

第二章 多结太阳电池检测技术

2．1 量子效率测试

2．2 电致发光检测

2．3 本章小结

参考文献

第三章 多结太阳电池性能测试

3．1 量子效率测试结果与分析

3．2 电致发光检测结果与分析

3．3 本章小结

参考文献

第四章 聚光太阳发电系统设计

4．1 高倍聚光系统

4．2 太阳自动跟踪机构

4．3 控制系统软件设计

4．4 系统测试及性能评估

4．5 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 工作展望

附录 硕士期间发表和完成的论文

致谢