导读:本文包含了热光伏电池论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:TPV电池,InGaAs,效率,系统
热光伏电池论文文献综述
龙军华,谭明,季莲,肖梦,吴渊渊[1]（2018）在《InGaAs热光伏电池器件和系统研究》一文中研究指出InGaAs电池具有吸收带隙低,效率高,稳定性好的优点,广泛应用于热光伏(TPV)器件.本文从材料生长,器件制造和系统综合方面研究了InP衬底上0.73 eV In_(0.53)Ga_(0.47)As晶格匹配和0.6 eV In_(0.68)Ga_(0.32)As晶格失配热光伏电池.通过缓冲层厚度计算,分析了组分波浪上升式InAsP结构的应力弛豫机制,单层缓冲层厚度150 nm时能够释放84%的失配应力.晶格匹配In_(0.53)Ga_(0.47)As和晶格失配In_(0.68)Ga_(0.32)As室温光致发光波长分别为1.69和2.05μm.在AM1.5G标准光谱下, 0.73和0.6 eV InGaAs TPV电池的转换效率分别为12.38%和8.41%.然而在1323 K辐射温度下, 0.6 eV InGaAs TPV电池的转换效率超过0.7 eV InGaAs TPV电池,利用黑体辐射公式标定后转换效率分别达到26.9%和25.4%.搭建了热光伏原理样机系统,通过InGaAs热光伏电池串并联方式,实现了1470 K辐射温度下5 W的输出功率,完成了热辐射能到电能的稳定转换.(本文来源于《中国科学:物理学 力学 天文学》期刊2018年11期）
董青春[2]（2018）在《太阳能热光伏电池和固体氧化物燃料电池耦合系统的性能优化分析》一文中研究指出能源是人类赖以生存的重要物质基础。从某种层面上讲,人类社会的长远发展离不开优质能源的应用和能源技术的革新。一方面,可再生能源可解决传统常规能源的资源有限以及燃烧造成的环境恶化等问题,成为未来能源应用的主要来源之一;另一方面,优化能源利用装置,提高能源利用率,成为研究者日益关注的课题。本论文对太阳能热光伏电池性能进行评估并建立固体氧化物燃料电池耦合系统的模型,考虑系统中主要不可逆热损失的影响,通过计算分析,优化设计系统中的重要参数,确定系统的最大效率或最大输出功率密度。具体的研究内容包含如下两部分。第一部分研究太阳能热光伏电池的优化性能。通过考虑透镜的光学损失、吸收器和发射器上表面的反射、辐射热流等不可逆热损失,导出系统的效率和输出功率。优化发射器和光伏电池的温度、输出电压、吸收器和发射器面积比、半导体材料能隙,计算出系统的最大效率,确定主要参数的优化工作区间。所得结果可为更深入研究太阳能热光伏电池的性能提供一些有用的方法。第二部分研究固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统的优化性能。基于重整固体氧化物燃料电池和热光伏电池模型,构建重整固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合的系统模型。考虑两个子系统中的主要不可逆损失和耦合间的热损失对耦合系统整体性能的影响,导出系统的效率和输出功率。以输出功率密度为目标函数对系统性能进行评估,计算出耦合系统在不同的燃料电池工作温度下的最大输出功率密度,确定主要参数的优化区域。模型可直接推广到用氢气作为燃料的固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统。所得结果表明,重整固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统或固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统的优化性能比文献中报告的固体氧化物燃料电池其它耦合系统优越。本文的两种模型考虑了实际系统中存在的主要不可逆损失,得到的结果不仅具有理论意义,而且对实际设计与制作太阳能热光伏电池和固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统能提供一些参考。(本文来源于《厦门大学》期刊2018-06-30）
郭比[3]（2017）在《锑化镓/镓铟砷锑热光伏电池的研究与制备》一文中研究指出随着新能源装备的快速发展,热光伏电池因其众多特有的优势越来越受到研究者的青睐。与单一锑化镓材料制作的热光伏电池相比,本文在其基础上增加了镓铟砷锑材料的使用。由于该四元化合物具有两个独立的组分变量,可以灵活调节半导体的晶格常数和介电常数等参数,优化了电池的性能。在电池的所有结构中,由于电极连接器件和外部电路,因此其占有着非常重要的地位,而电极只有和电池实现欧姆接触才能具有高性能。不过,由于锑化镓材料本身具有费米能级钉扎效应,使得电极和锑化镓本身很难实现欧姆接触,限制了电池的性能。对此,本文在工艺上巧妙地提出了一系列措施来降低这种效应的负面影响,即利用重掺杂、硫钝化、电极材料选取和快速热退火等措施来促使电极和电池实现欧姆接触,从而提升电极的性能。本文并没有一开始就直奔主题利用这是工艺制作电极,而是先验证这些措施的有效性,引入了“比接触电阻”的概念,而测出它的具体值需要一种测试模型,即“圆点传输线模型”。然后利用一系列工艺在锑化镓材料的表面做出了这种模型对应的图案并进行了测试,测试的结果显示P型锑化镓的电极具有很低的比接触电阻和近乎完美的I-V特性曲线,而N区锑化镓的电极则较差,其原因是费米能级钉扎效应对同一种材料但是不同掺杂类型的区域的负面影响程度不同。有了这个试验的启示,本文最后实际制作了热光伏电池的电极并对电池的性能进行了测试,达到了预期的效果。(本文来源于《东华理工大学》期刊2017-06-13）
闵杰[4]（2016）在《微热光伏电池系统设计与优化》一文中研究指出微热光伏电池系统是利用燃料在燃烧器中燃烧释放的化学能,经辐射器转换为热辐射能,再利用光伏电池进行光电转换为电能的系统。微热光伏电池系统具有较高的理论效率与能量密度,因此得到人们的广泛关注。当前微热光伏电池系统实验研究中存在总效率较低、整体性研究较少等问题。本文设计了一个微热光伏电池系统,并对该系统展开整体性研究,提出了热回流罩优化方案有效地提升了微热光伏电池系统的效率。基于热辐射、热传递理论与光学折射、反射定律设计了燃烧器、散热器与光学滤波器。建立了微热光伏电池系统的计算模型为实验分析提供了计算方法。对光电池、燃料、辐射器材料、燃烧器、光学滤波器、散热装置、输出电路等部件进行对比与设计。选择了以锑化镓光伏电池作为光电转换元件、氢气作为燃料、不锈钢平板式燃烧器、八层Si/SiO2光学滤波器、肋片式散热方式的实验方案。设计了一款DC/DC电路可将电能直接以5V、1A的形式输出。经过采购与加工,制造出微热光伏电池系统。在微热光伏电池系统基础之上对不同燃烧器壁厚、氢气流速、空占比、辐射器-光伏电池间距、散热装置等主要影响系统性能的参数进行了实验对比,验证了相关实验方案。最终确定了微热光伏电池系统最优工况为：燃烧器壁面厚度为0.4mm、氢气流速为6m/s、空占比为0.9、辐射器-光伏电池距离为2cm、带有八层Si/SiO2光学滤波器与肋片式散热装置。设计了一款石英热回流罩,可使燃烧尾气回流。一方面提高燃烧器壁面温度与燃烧效率,另一方面有效地降低了锑化镓光伏电池的温度。经实验验证,微热光伏电池系统的总效率提高了18.5%。(本文来源于《西南交通大学》期刊2016-05-01）
纪伟伟,张超,张德亮,乔在祥[5]（2015）在《n-GaInP_2/p-Ge异质结热光伏电池特性分析》一文中研究指出热光伏电池是当前研究的热点,目前同质结Ge电池的研究较为常见,而GaInP2/Ge异质结电池还未见相关报道。本文首先对比GaInP2/Ge异质结与GaInP2/Ge/Ge同质结的能带图,发现异质结界面处的阶跃势垒位于内建电场内部,以至于阶跃势垒不影响载流子输运,能提高器件的性能。然后通过MOCVD在P型Ge衬底上外延高质量、宽带隙的单晶GaInP2层,并进行TEM-EDX线性扫描、I-V测试,研究结果表明,利用MOCVD技术制备的GaInP2/Ge异质结界面陡峭且GaInP2并未向Ge内扩散;通过优化器件工艺4cm2全面积电池效率最终达到5.18%(AM1.5,25℃)。根据J-V曲线方程推算出串并联电阻(Rs、Rsh)、反向饱和电流密度(J0)和二极管品质因子(A)等参数,为电池性能的进一步提高获得主要的突破路径。(本文来源于《人工晶体学报》期刊2015年10期）
蔡宏琨,李涛,吴限量,张德贤,倪牮[6]（2015）在《基于热光伏电池GaSb多晶薄膜的可控生长（英文）》一文中研究指出采用物理气相沉积(PVD)法在ITO透明导电衬底上制备GaSb多晶薄膜.研究了衬底温度及薄膜厚度对GaSb薄膜结构特性、电学特性以及光学特性的影响.在一定条件下生长的GaSb薄膜择优取向由GaSb(111)晶向转变为GaSb(220)晶向,这是在玻璃衬底上生长GaSb薄膜没有发现的现象.择优取向改变为(220)晶向的GaSb薄膜具有更高的霍尔迁移率.因为这种薄膜材料具有更少的晶粒间界和更少的缺陷.经优化后的GaSb薄膜的光学吸收系数在104cm~(-1)以上,适用于热光伏薄膜太阳电池中.(本文来源于《红外与毫米波学报》期刊2015年04期）
胡群[7]（2015）在《高效多结锑化物热光伏电池的研究》一文中研究指出随着新能源的迅速开发,对设计出效率高、重量轻的热光伏电池的要求变得非常迫切。作为最有发展前景的第叁代电池:迭层热光伏电池[1][2][3],在高聚倍光下具有很高的效率、运行时所产生的噪声很小几乎可以忽略不计、由于无机械结构组成能够轻便的携带、组成热光伏系统的构造也很简单这对维修起来也比较方便、并且迭层电池在单位体积上发电功率比单结的要高等诸多优点[4]。为我们探讨多结热光伏电池打下了根基。随着对迭层热光伏电池的不断开发,我们发现阻碍迭层热光伏电池发展的主要原因有两个:一是材料的选择问题;二是多结热光伏电池失配的问题。针对这两个问题,本文通过用细致平衡理论解决了第一个选材问题,再结合串联电路原理以及模拟软件Silvaco TCAD解决了第二个问题。本文的主要研究内容如下:1.本文利用细致平衡理论模拟出理论上一个双结热光伏电池的理论效率,再结合已有的晶格常数与禁带宽度关系图,利用已有的知识设计了一个双结Ga Sb/Ga0.84In0.16As0.14Sb0.86热光伏电池,理论上该电池的效率为30%。采用Silvaco/Atlas软件进行实验仿真,模拟中选择的光谱为温度为2000K的黑体辐射,电池的默认温度为300K,得到了一个实际模拟的转换效率为26.66%。2.系统的模拟了单结Ga Sb热光伏电池、单结Ga0.84In0.16As0.14Sb0.86热光伏电池、双结Ga Sb/Ga0.84In0.16As0.14Sb0.86热光伏电池。仿真中主要通过改变材料的厚度和浓度来优化器件的结构,从得出的数据中分析材料参数的变化对电池各项性能参数的影响,从而得了出一个最优的器件结构。3.在模拟双结热光伏电池的电流匹配时,主要采用的方法是串联电路的原理,分别从各个子电池中引出电极,来测量顶底电池的量子效率。通过优化各个子电池的厚度和浓度来得出各个子电池的电流值。最后通过对模拟的结果分析与讨论,得出一个最优的双结Ga Sb/Ga0.84In0.16As0.14Sb0.86热光伏电池结构,电池的各项性能参数如下:转换效率为26.6627%,开路电压为1.00166V,填充因子为0.778278,短路电流为31.2122m A/cm2。(本文来源于《东华理工大学》期刊2015-06-19）
李宝[8]（2015）在《GaInSb单结热光伏电池的研究》一文中研究指出热光伏技术(TPV)是把高温辐射源中的近红外能量通过热光伏电池直接转为电能的技术。由于热光伏系统充分利用能量及热源的多元化选择等优点,因此具有良好的发展前景及商业价值。对于热光伏技术的研究已经成为重中之重。至今,关于热光伏系统的研究焦点主要还是对新型电池材料的开发、器件结构的设计以及生长工艺的优化等方面。本论文主要从实验和理论仿真两个方面对热光伏电池进行研究:一方面应用LP-MOCVD技术生长Ga In Sb薄膜,探讨生长参数对薄膜表面样貌特性的影响;另一方面,应用Silvaco/Atlas软件仿真Ga In Sb热光伏电池,并探讨了器件参数和温度对电池性能的影响。通过研究得出以下结果:(1)使用LP-MOCVD方法在Ga Sb衬底上生长了GaxIn1-xSb叁元合金,研究了生长参数对薄膜表面样貌的影响。优化获得光滑平整表面并且XRD衍射峰半高宽较小的GaxIn1-xSb外延层的生长温度为550oC、气相V/III比为1.5、TMIn/III比为0.1、反应室气压是100Pa。(2)仿真研究表明,在发射层的厚度是5μm,基层的厚度是0.2μm时,热光伏电池转换效率输出最大,随着有源区厚度进一步增加,电池性能随之下降;当发射层的掺杂浓度是3×1017cm-3,基层的掺杂浓度是1×1018cm-3时,电池效率最高,进一步提高掺杂浓度,电池的性能急剧变差。窗口层的厚度和掺杂浓度有个最佳值。此时窗口层的厚度为0.1μm,掺杂浓度为2×1019cm-3。背电场层主要起电场作用。热光伏电池具有负的温度特性,随着工作环境温度的提高,电池的输出功率将减少;随着辐射源温度的升高,光功率密度和光谱范围均增加,更加有利于提高电池的光电转换效率。在工作温度为300K,辐射源的温度为1473K,其中热光伏电池的面积设计为2400mm,仿真模拟该单结热光伏电池。其模拟结果:0.43ocV=V,26.18/scI=A cm,2maxP =1.95W/ cm, 7.35%celh = 。(本文来源于《东华理工大学》期刊2015-06-15）
刘仁俊[9]（2015）在《In_xGa_(1-x)Sb/GaSb异质结构的MOCVD生长及其热光伏电池的设计和模拟》一文中研究指出InxGa1-xSb材料是锑化物材料体系的代表之一，具有独特的能带特点，可以实现禁带宽度Eg从0.17~0.72eV的连续变化，相对应的波长覆盖了3~5μm的中红外大气窗口，广泛的应用于红外探测、光纤通信、导航等领域，它与GaSb组成InxGa1-xSb/GaSb异质结体系是制备中红外波段的探测器、红外激光器、热光伏电池等光电子器件的首要选择。鉴于此，需迫切对InxGa1-xSb材料和InxGa1-xSb/GaSb异质结体系展开深入研究。本论文一方面利用MOCVD制备InxGa1-xSb/GaSb异质结并研究了其外延特性，另一方面探索了该异质结在热光伏领域的应用，通过计算机模拟仿真，设计出了中间能带热光伏电池并利用Silvaco/TCAD软件对其进行模拟优化。InxGa1-xSb/GaSb的MOCVD外延生长研究包含叁部分：第一部分是探索氢气和氮气分别作为载气对InxGa1-xSb/GaSb的MOCVD生长的影响，实验结果表明，作为载气，氢气比氮气更适合InxGa1-xSb/GaSb外延层的MOCVD制备；第二部分是研究生长温度对InxGa1-xSb/GaSb外延层生长特性的影响，实验结果表明，在一定的温度范围内，随着温度的升高，外延层中In的固溶量降低，但外延层的结晶质量得到了提高。随后，对这一结果进行了深入的分析。此外，实验结果进一步表明MOCVD制备InxGa1-xSb/GaSb外延层的温度窗口为450~500℃，其中480℃是一个比较适合的生长温度；第叁部分是研究气相Ga/III比对InxGa1-xSb/GaSb外延层生长特性的影响，实验结果表明，随气相Ga/III比从0.1~0.9范围内逐渐增加，InxGa1-xSb/GaSb外延层的结晶质量和表面形貌得到了提高和改善，且利用In的分配系数进行了相关分析。计算机模拟仿真内容包含两部分：一部分是中间能带热光伏电池的设计，另一部分是利用Silvaco/TCAD对设计出来的中间能带热光伏电池进行模拟和优化。在器件的设计部分中，首先详细阐述了中间能带热光伏电池细致平衡理论模型以及其为热光伏器件设计提供理论依据，其次利用中间能带热光伏电池的细致平衡理论计算中间能带热光伏电池的细致平衡效率，获得在达到细致平衡效率时中间能带的能量。通过理论计算当热辐射体温度为1300K,中间能带热光伏电池的工作温度为300K时，得到器件的细致平衡效率为45.4%，对应的中间能带为ECI为0.13eV，EIV为0.58eV。按照中间能带热光伏电池细致平衡理论的结果，展开器件的设计。利用量子尺寸效应，通过选择在GaSb p-i-n结构中引入InxGa1-xSb/GaSb多量子阱结构代替GaSb本征层i层材料的方式，从而实现并形成中间能带。为了获得合适的中间能带，使中间能带的能量与热辐射体的辐射光谱匹配，需要进一步确定InxGa1-xSb材料的禁带宽度和厚度。在InxGa1-xSb禁带宽度确定方面，利用一维有限深方势阱近似理论、根据在InxGa1-xSb阱材料中产生束缚态的条件、考虑材料制备工艺的可行性等，通过对上述因素的综合考虑，最终确定x的值为0.3；在InxGa1-xSb厚度的确定方面，利用Kronig-Penney模型计算了束缚态在阱中的能量分布与阱材料厚度的关系，并将其与细致平衡理论算出的中间能带能量进行拟合，最后确定InxGa1-xSb的厚度为6nm，进一步，通过利用量子尺寸效应条件计算的阱材料厚度反过来验证上述阱材料的确定值，发现两者是吻合的。最后利用J. C.Bean能量平衡理论确定量子阱合理的数目，得到其数目不超过5。器件的模拟和优化部分，主要利用Altas/TCAD对设计出的中间能带热光伏电池进行模拟和优化，包括分别模拟P、N型有源区的厚度和掺杂浓度开路电压、短路电流、占空因子和最大输出功率等性能参数的影响，获得的优化结果为P、N型有源区的掺杂浓度范围均在9×1017~1.5×1018cm3，厚度范围分别为0.25~0.3μm和7.3~7.9μm，优化后的能量转换效率约37.1%，最后，讨论了当AlGaAsSb材料同时作为窗口层和背场层时，有利于提高中间能带热光伏电池的能量转换效率，并得到器件能量转换效率的最终优化结果为45.3%。(本文来源于《吉林大学》期刊2015-06-01）
吴限量,张德贤,蔡宏琨,周严,倪牮[10]（2015）在《基于GaSb/CdS薄膜热光伏电池的器件设计》一文中研究指出基于Ga Sb薄膜热光伏器件是降低热光伏系统成本的有效途径之一,本文主要针对Ga Sb/Cd S薄膜热光伏器件结构进行理论分析.采用AFORS-HET软件进行模拟仿真,分析Ga Sb和Cd S两种材料各自的缺陷态密度、界面态对电池性能的影响.根据软件模拟可以得知,吸收层Ga Sb的缺陷态密度以及Ga Sb与Cd S之间的界面态密度是影响电池性能的重要因素.当Ga Sb缺陷态增加时,主要影响电池的填充因子,电池效率明显下降.而作为窗口层的Cd S缺陷态密度对电池性能影响不明显,当Cd S缺陷态密度上升4个数量级时,电池效率仅下降0.11%.(本文来源于《物理学报》期刊2015年09期）
热光伏电池论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
能源是人类赖以生存的重要物质基础。从某种层面上讲,人类社会的长远发展离不开优质能源的应用和能源技术的革新。一方面,可再生能源可解决传统常规能源的资源有限以及燃烧造成的环境恶化等问题,成为未来能源应用的主要来源之一;另一方面,优化能源利用装置,提高能源利用率,成为研究者日益关注的课题。本论文对太阳能热光伏电池性能进行评估并建立固体氧化物燃料电池耦合系统的模型,考虑系统中主要不可逆热损失的影响,通过计算分析,优化设计系统中的重要参数,确定系统的最大效率或最大输出功率密度。具体的研究内容包含如下两部分。第一部分研究太阳能热光伏电池的优化性能。通过考虑透镜的光学损失、吸收器和发射器上表面的反射、辐射热流等不可逆热损失,导出系统的效率和输出功率。优化发射器和光伏电池的温度、输出电压、吸收器和发射器面积比、半导体材料能隙,计算出系统的最大效率,确定主要参数的优化工作区间。所得结果可为更深入研究太阳能热光伏电池的性能提供一些有用的方法。第二部分研究固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统的优化性能。基于重整固体氧化物燃料电池和热光伏电池模型,构建重整固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合的系统模型。考虑两个子系统中的主要不可逆损失和耦合间的热损失对耦合系统整体性能的影响,导出系统的效率和输出功率。以输出功率密度为目标函数对系统性能进行评估,计算出耦合系统在不同的燃料电池工作温度下的最大输出功率密度,确定主要参数的优化区域。模型可直接推广到用氢气作为燃料的固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统。所得结果表明,重整固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统或固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统的优化性能比文献中报告的固体氧化物燃料电池其它耦合系统优越。本文的两种模型考虑了实际系统中存在的主要不可逆损失,得到的结果不仅具有理论意义,而且对实际设计与制作太阳能热光伏电池和固体氧化物燃料电池-热光伏电池耦合系统能提供一些参考。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
热光伏电池论文参考文献
[1].龙军华,谭明,季莲,肖梦,吴渊渊.InGaAs热光伏电池器件和系统研究[J].中国科学:物理学力学天文学.2018
[2].董青春.太阳能热光伏电池和固体氧化物燃料电池耦合系统的性能优化分析[D].厦门大学.2018
[3].郭比.锑化镓/镓铟砷锑热光伏电池的研究与制备[D].东华理工大学.2017
[4].闵杰.微热光伏电池系统设计与优化[D].西南交通大学.2016
[5].纪伟伟,张超,张德亮,乔在祥.n-GaInP_2/p-Ge异质结热光伏电池特性分析[J].人工晶体学报.2015
[6].蔡宏琨,李涛,吴限量,张德贤,倪牮.基于热光伏电池GaSb多晶薄膜的可控生长（英文）[J].红外与毫米波学报.2015
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[8].李宝.GaInSb单结热光伏电池的研究[D].东华理工大学.2015
[9].刘仁俊.In_xGa_(1-x)Sb/GaSb异质结构的MOCVD生长及其热光伏电池的设计和模拟[D].吉林大学.2015
[10].吴限量,张德贤,蔡宏琨,周严,倪牮.基于GaSb/CdS薄膜热光伏电池的器件设计[J].物理学报.2015