太陽(yáng)能電池光轉(zhuǎn)換材料的研究.pdf

1、多年來(lái)人們一直致力于提高太陽(yáng)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(zhǎng)光子的能量損失是一項(xiàng)重要原因。如何充分利用短波長(zhǎng)光子仍然是一個(gè)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(guò)光轉(zhuǎn)換材料后有可能實(shí)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(yáng)能電池吸收更多的光子，提高太陽(yáng)光能量的利用率。本論文

2、對(duì)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率與入射光波長(zhǎng)和光強(qiáng)的關(guān)系進(jìn)行了理論研究，計(jì)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
　　 論文研究了理想條件下太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率與波長(zhǎng)的關(guān)系。從太陽(yáng)能電池的伏安特性出發(fā)，推導(dǎo)了入射光波長(zhǎng)與太陽(yáng)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(jì)算了太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率隨入射光波長(zhǎng)的變化趨勢(shì)，電池的轉(zhuǎn)

3、換效率隨波長(zhǎng)的增加而單調(diào)增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定波長(zhǎng)（對(duì)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(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析討論。
　　 論文分析了太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率與入射光強(qiáng)度的關(guān)系。在推導(dǎo)了太陽(yáng)能電池的短路電流、開(kāi)路電壓和填充因子與入射光強(qiáng)度的關(guān)系之后，計(jì)算了太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，得到了轉(zhuǎn)換效率與入射光強(qiáng)度的變化關(guān)系。使用MATLAB軟件計(jì)算了太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率與入射光強(qiáng)度的關(guān)系，并對(duì)太陽(yáng)能電池的幾個(gè)重要參數(shù)與入射光強(qiáng)度之間的關(guān)系

4、進(jìn)行了討論。結(jié)果表明在理想條件下太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率隨著入射光強(qiáng)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(lán)光和白光發(fā)光二極管（LED）為例計(jì)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(lán)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(duì)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(guò)黃色YAG熒光粉的光轉(zhuǎn)換，光子數(shù)增加了16.64％，說(shuō)明在經(jīng)過(guò)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(jì)搭建的測(cè)試裝置分別對(duì)未涂黃色YAG熒光粉和涂有黃色YAG熒光粉的玻璃樣品進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在涂有黃色YAG熒光粉的玻璃樣品上測(cè)得的光子數(shù)大于未涂黃色YAG熒光粉的玻璃樣品，驗(yàn)證了前面的計(jì)算結(jié)果：黃色YAG熒光粉可以增加太陽(yáng)