【摘 要】
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主要介绍太阳电池基本原理和晶体硅基本性质,并从少子复合的角度分析了氧化物钝化层对太阳电池性能的影响;重点阐述4种典型晶体硅太阳电池的研究现状,并详细分析其获得高效率的物理机制:1)钝化发射极型太阳电池采用背部重掺杂点接触的结构,减少晶体硅与金属的接触面积来降低复合损耗;2)硅异质结(SHJ)型太阳电池的本征非晶硅薄层提供了良好的钝化效果,同时晶体硅与非晶硅间的异质接触使得器件的开路电压相对更高;3)隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)型太阳电池采用超薄隧道氧化物(SiOx)和磷掺杂硅层,显著地减少了金属-半
【机 构】
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南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,天津 300350;天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室,天津 300350
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主要介绍太阳电池基本原理和晶体硅基本性质,并从少子复合的角度分析了氧化物钝化层对太阳电池性能的影响;重点阐述4种典型晶体硅太阳电池的研究现状,并详细分析其获得高效率的物理机制:1)钝化发射极型太阳电池采用背部重掺杂点接触的结构,减少晶体硅与金属的接触面积来降低复合损耗;2)硅异质结(SHJ)型太阳电池的本征非晶硅薄层提供了良好的钝化效果,同时晶体硅与非晶硅间的异质接触使得器件的开路电压相对更高;3)隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)型太阳电池采用超薄隧道氧化物(SiOx)和磷掺杂硅层,显著地减少了金属-半导体界面处的表面复合;4)新型选择性接触(selective contact)型太阳电池(如DASH电池)采用低温无掺杂的金属氧化物作为电子/空穴选择层,实现了对光生载流子的有效收集.
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该文通过建立温度与效率模型,分析得出影响聚光硅太阳电池性能的3个要素:聚光比、光斑非均匀程度和电池温度(电池冷却系统换热强度).在非均匀的聚光光伏系统中,硅电池的电流几乎不受光斑非均匀程度和电池冷却效果的影响,即电池电流与温度场无关而只与聚光比有关.硅电池的电压和效率随光斑非均匀程度的增加先略有上升而后小幅下降.在光斑非均匀比1.3附近,电池电压和效率同时出现最大值.这个出现峰值的最佳非均匀比很可能与聚光光斑分布和电池冷却效果有关,但与聚光比无关.当光斑非均匀程度一定时,硅电池电流随聚光比的增加线性提高;
针对深度学习训练中太阳电池电致发光(EL)图像数据集过小导致训练效果差的问题,该文设计了全连接辅助分类器生成式对抗网络(FC-ACGAN),对已有的单晶硅太阳电池EL图像数据集进行数据增强,并用于LeNet网络模型训练。实验表明,通过改进ACGAN网络模型深度和训练方法生成高质量EL图像,利用生成图像与原始图像的混合数据集训练LeNet分类模型后获得识别率为94.82%的分类性能。
山地光伏电站多采用单立柱光伏支架和双立柱光伏支架,本文利用SAP2000软件模拟了这2种光伏支架结构在光伏组件自重、风荷载、雪荷载等不同荷载组合工况下的钢用量、桩基础受力及檩条挠度的情况,且建模过程中考虑了檩条的高厚比及光伏组件安装倾角.模拟结果表明:单立柱光伏支架的钢用量可比双立柱光伏支架的节省1.3％;单立柱光伏支架基础顶部所受最大上拔力约为双立柱光伏支架基础所受最大上拔力的2倍;双立柱光伏支架中檩条的挠度值比单立柱光伏支架中檩条的大,且两者出现挠度最大值的部位不同.
提出一种可用于光伏发电系统特性测试的能馈型电子负载,包含负载模拟单元和能量回馈单元.基于DC-DC变换器的负载模拟单元通过恒压和恒流的混合工作模式测取光伏组件的I-V曲线,能量经能量回馈单元馈入电网.与传统的I-V特性曲线测试方法相比,该方法有测试过程可控、可在线测量、节能等特点.详细介绍了该电子负载的拓扑结构、数学模型和控制方法,并研制出一台5 kW能馈型电子负载原型机,利用光伏阵列模拟器进行原理可行性验证.实验结果表明,该电子负载的设计方案可行,满足一般光伏系统特性或故障测试的工程需要,具有较好的参考
为拓展系统容量,实现逆变器的电气隔离,克服传统逆变器体积大、成本高、噪声大等缺点,对高频链矩阵式逆变器进行并联研究.在研究高频链矩阵式逆变器解结耦SPWM调制策略的基础上,推导出任意并联逆变器之间的环流表达式.针对并联逆变器功率不均分问题采用鲁棒下垂控制,使并联逆变器的功率得到了均分,从而减小并联系统的环流.最后通过实验验证所提理论的可行性和有效性.研究结果可为并联逆变器系统中的环流分析提供理论依据.
本文以PERC单晶硅太阳电池电致发光(EL)图像边缘发黑现象为研究对象,推测造成其EL图像边缘发黑的原因,并通过相关测试进行了原因验证.验证结果表明:制绒机烘干槽被NaOH污染是导致PERC单晶硅太阳电池EL图像出现边缘发黑的原因,通过调节机械手的参数、减少烘干槽中碱性液体的带入、优化制绒机内部的排风、减少制绒槽中NaOH蒸汽到烘干槽过程中的挥发、对烘干槽进行定期维护与清理等措施,可以杜绝此类EL图像边缘发黑的PERC单晶硅太阳电池的产生,从而可提高该太阳电池生产线的良品率.
风电设备的运输道路分析是风电场建设过程中的一项重要工作,而车辆运行轨迹的弯道分析又是其中费时较多的工作.本文利用计算机辅助设计(CAD)技术对风电场项目中风电设备运输道路分析的过程进行了优化,提出了一种可实现便捷分析的优化方法.该优化方法充分借助了现有软件工具的优势,并深度挖掘了AutoCAD软件的功能,采用优化后的方法进行风电设备运输道路分析时,在弯道分析精度和分析速度上均得到了提升,从而可有效提高风电场项目中风电设备运输道路分析工作的效率.
耦合储能的太阳能高温空气布雷顿循环发电系统,兼具发电稳定和变负荷快速响应的优势,是极具发展潜力的灵活调峰电源.为构建太阳能布雷顿循环系统,研制了管式高温空气吸热器,在塔式聚光条件下开展了试验研究.试验结果表明,太阳直射辐射突降31.1％时吸热器出口温度仅变化0.3％,有利于保障太阳能布雷顿循环的稳定运行;试验工况下吸热温度最高可达904℃,热功率最大为56 kW,达到建立十千瓦级太阳能布雷顿循环系统的基本要求.基于试验数据开展了吸热器优化研究,当吸热器采光孔直径减少20％时,吸热器热效率可增大15.6％;
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