太阳模拟器的辐射光谱研究

论文摘要

随着光伏新能源的迅速发展,对太阳电池性能的测试也迫切需要,太阳模拟器的各项指标对太阳电池的性能测试至关重要,其中太阳模拟器的光谱失配一直是困扰太阳电池测试的问题。在上海市科委重点科技攻关项目(05DZ0312)的支持下,本文就光谱失配问题对太阳模拟器的光谱进行矫正,设计光学薄膜滤光片。论文第二章简单介绍气体放电灯的基本原理。第三章简要介绍光学薄膜理论及膜系设计方法。第四章将详细介绍滤光片膜系的理论设计,镀膜材料的选择,膜系理论结果分析,以及实际的试制和实测数据的分析,最终使得太阳模拟器的光谱达到AM1.5的A级标准。考虑到实际镀膜的可行性和大批量生产的成本,对薄膜基片进行了重新设计,用八棱柱管代替圆柱管,并且达到了良好的理论结果和实测结果。第五章是考虑光谱失配在测试中对电池性能的影响。主要是以单指数太阳电池模型为基础,引入Lambert’ sW函数,给出太阳电池I ? V的显函数关系。详细分析了不同光源的光谱差异对填充因子的影响,并把其转化为光强对填充因子的影响。同时利用该显函数关系,就太阳电池各个参数对填充因子的影响进行了理论计算与分析,并很好的解释了实验结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 太阳能的利用
• 1.2 光伏新能源－太阳能电池的发展
• 1.3 太阳电池模拟技术的发展
• 第二章 太阳模拟器光源特性
• 2.1 气体放电灯的基本原理
• 2.1.1 电子发射和电极
• 2.1.2 带电粒子的产生与消失
• 2.1.3 气体放电的形成及全伏安特性
• 2.1.4 气体放电的辐射
• 2.2 脉冲氙灯放电基本过程及其伏安特性
• 2.3 脉冲氙灯光学特性
• 2.3.1 脉冲氙灯放电的波形和闪光持续期
• 2.3.2 脉冲氙灯的光谱特性
• 第三章 光学薄膜基本理论及设计方法
• 3.1 薄膜干涉
• 3.2 薄膜反射率的计算
• 3.2.1 单一界面反射率
• 3.2.2 单层薄膜的反射率
• 3.2.3 多层膜系的反射率
• 3.3 膜系等效折射率的概念
• 3.4 膜系优化设计方法
• 3.4.1 单纯形法（DA 法）
• 3.4.2 Powell 算法（PA 法）
• 3.4.3 遗传算法（GA 法）
• 3.4.4 针形算法（NA 法）
• 第四章 膜系设计
• 4.1 光谱测量及目标确定
• 4.1.1 原始光谱数据的测量
• 4.1.2 目标确定
• 4.2 材料选择及膜系设计和基片设计
• 4.2.1 膜层材料选择
• 4.2.2 膜系设计
• 4.2.3 基片设计
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 理论结果
• 4.3.2 理论误差分析
• 4.3.3 实测结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 光谱及太阳电池各参数对 I-V 曲线的影响
• 5.1 W 函数引入及模型求解
• 5.1.1 太阳电池 I - V特性模型
• 5.1.2 Lambert' s W函数的引入及 I - V特性模型的求解
• 5.2 理论计算结果及实验验证
• 5.2.1 光谱对太阳电池填充因子的影响
• 5.2.2 光强和串联电阻及并联电阻对填充因子的影响
• 5.2.3 曲线因子对填充因子的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文