非晶硅太阳能电池光致衰减失效机理及可靠性表征方法研究

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充足的能源供应是人类社会不断向前发展的基石。一直以来，人们对传统能源如煤炭、石油、天然气等的过分依赖，导致了许多问题。首先，过度开采使得这些不可再生能源日渐枯竭；其次，这些能源在使用过程中排放的有害气体对环境造成严重污染，不利于人类的可持续发展。因此，人们开始将目光转向新型可再生能源。可再生能源不仅供应充足且绿色环保，必将成为未来全球能源消费市场的主角。太阳能即为新型可再生能源中的杰出代表。
　　太阳能的广泛应用，是由于它具有无污染、分布广泛、取之不尽、安全可靠、维护简单等诸多有点，是一种正真意义上的可再生绿色环保能源。目前，对太阳能的利用主要有三种形式：光热利用、光化学利用和光伏利用。太阳能光伏利用是通过光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的核心部分即为太阳能电池。现阶段要将太阳能电池作为一种常规能源进行大规模推广和应用，还存在不小的困难，这主要表现在太阳能电池发电价格是常规能源的数倍，这大大限制了它的应用和发展。因此，现阶段，对太阳能电池的研究主要集中在三个方面1）需要进一步降低电池的成本。2）需要不断提高光电转换效率。3）寻找表征太阳能电池可靠性的方法。
　　非晶硅太阳能电池制备工艺简单、用材少、衬底选择余地比较大，并且成本低廉，在开发初期就受到了科研人员的高度重视，得到很快发展。但是非晶硅太阳能电池在实际使用中产生光致衰减效应，这是阻碍非晶硅太阳能电池进一步发展的关键因素。因此，分析和研究非晶硅太阳能电池的光致衰减效应对于非晶硅太阳能电池的发展是十分必要的
　　本文首先综述了非晶硅太阳能电池的电学特性与噪声特性，分析了光致衰减效应与非晶硅材料缺陷的相关性以及非晶硅太阳能电池光致衰减的表征模型，进而，设计了太阳能电池光致衰减的实验方案，包括实验样品的选择、光致衰减实验条件的选择与实验过程的说明，同时根据光致衰减失效机理与噪声物理理论,提出了噪声测试方法。通过对实验结果的分析，说明了噪声表征太阳能电池可靠性的有效性与灵敏性。得到了太阳能电池噪声与电学参量的相互关系。最后，将非晶硅材料中的缺陷与噪声的产生机理相联系，建立了非晶硅太阳能电池中的1/f噪声模型。研究结果表明，1/f噪声可以作为一种灵敏有效的表征参量对非晶太阳能电池硅光致衰减失效过程与非晶硅太阳能电池的可靠性进行表征。

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作者
马红妹;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科材料工程
授予学位硕士
导师姓名何亮,张俊峰;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类太阳能电池;
关键词
太阳能电池; 非晶硅; 光致衰减; 失效分析; 可靠性;

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