多晶硅太阳电池少子寿命的数值模拟

主要引入载流子的有效迁移率和有效扩散长度两个物理量,对多晶硅的少子寿命进行数值模拟.在此基础上建立了多晶硅太阳电池的一维物理模型,采用数值模拟方法对其在AM1.5太阳光入射下的电池输出特性Lsc、Voc、FF和η进行模拟计算,着重分析了晶粒尺寸和基区少子寿命对多晶硅太阳电池性能的影响.模拟结果表明,晶粒尺寸和少子寿命是影响多晶硅太阳电池性能的两个关键因素.当少子寿命较低时,晶粒尺寸对电池效率的影响不大,此时电池效率的提高受限于少子寿命;当少子寿命增大时,电池效率随晶粒尺寸的增大显著提高.同时,从模拟结果可得到电池效率与少子寿命和晶粒尺寸之间的定量关系.     

太阳电池组件自然通风冷却的数值模拟

建立了光伏建筑一体化系统中太阳电池组件自然通风冷却的理论模型,在运行环境、系统结构变化等情况下利用模型对太阳电池温度进行了数值模拟。模拟结果表明,适宜的环境风速对太阳电池的散热能起到积极效果;0．30m的通风流道宽度在上海地区是BIPV中太阳电池一个合适的安装宽度。     

a-Si/poly-Si叠层太阳电池稳定性的数值模拟分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程，对热平衡态a-Si/poly-Si叠层太阳电池的光稳定性进行计算机数值模拟，详细分析光照射前后a-Si／pli—S1叠层太阳电池中电场强度分布，指出在光照射下，光生空穴俘获造成的a-Si:H中正空间电荷密度增加改变了电池内部的电场分布，普遍抬高a-Si：H薄膜中的电场强度，没有给a-Si/poly-Si叠层结构中的a-Si：H薄膜带来准中性区(低场“死层”)，不会发生a-Si/poly-Si叠层太阳电他的光诱导性能衰退，因而a-Si/poly-Si叠层结构太阳电池具有较高的稳定性。     

喷嘴处气穴现象的数值模拟分析

Fluent软件是用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换问题的专用CFD软件。将k-e模型与多相流技术Mixture模型相结合,借助Fluent软件进行多相流分析,对喷嘴处的气穴流场进行了数值模拟,并计算了模型内二维轴对称气穴流场的液态水的体积分数分布及压力分布。     

CIGS/Si异质结太阳电池的数值模拟

利用软件wx AMPS模拟CIGS/Si异质结太电池的效率和不同工艺参数对电池性能的影响:前后端接触势垒分别为1.2 e V和0.21 e V,前(后)表面复合速率为1×10~7cm/s,选择功函数为5.4 e V的透明导电薄膜材料,p型CIGS的带隙和厚度为1.15 e V和3μm,并选择掺杂浓度为5×10~(16)cm~(-3)的n型硅片,最终模拟CIGS/Si异质结太阳电池的最佳效率为25.60%。希望该模拟数据为实际制备CIGS/Si异质结太电池作出正确的理论指导。     

太阳电池组件焊接过程残余应力的数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS分析太阳电池组件在焊接工艺中残余应力的分布情况,通过改变电池片的焊接区域、焊接温度和焊条型号,讨论焊接工艺对电池片强度产生的影响。结果表明:太阳电池组件焊接工艺中焊带的施焊端及附近区域的应力集中程度较高,应避免在电池片的边缘施焊,尽量减小焊接温差,选用较细的焊条。     

晶硅太阳电池组件年输出性能的数值模拟

通过对实际过程的分析,建立了一套可描述一年中任意时刻晶硅太阳电池组件的电输出和温度特性的数学模型.对比验证实验证明了该文模型的可靠性:模型计算结果与实测结果吻合较好,能够正确反映出电池组件电输出和温度在实际气象条件下的变化趋势,温度的最大瞬时误差为19.0%,全天总电量输出的误差仅为1.4%.以北京地区作为算例,采用近二十年实测气象数据的统计值代人计算,结果表明随着安装倾角口的变化,北京地区单位峰瓦晶硅电池组件的年输出电量为0.95～1.11kWh,并在β=40°时出现最大值.月输出电量具体分布情况为夏季5～7月份占全年总输出电量的38%,冬季11～1月份约占14%,同时电池组件在夏季时的转换效率要低于冬季.     

Si N~+/P/P~+太阳电池的数值模拟与分析

提出了单晶硅N /P/P 太阳电池的物理模型,采用数值模拟方法对其在AM1.5太阳光入射下的电池特性进行了模拟计算,分析了基区少子扩散长度和基区厚度对短路电流密度和转换效率的影响,着重分析了基区少子寿命对转换效率等电池特性的影响.模拟结果表明,在综合考虑了各种损耗机制的前提下,转换效率等电池特性都随基区少子寿命和少子扩散长度的增加而增大,并且从电池输出特性与基区少子寿命的关系曲线上可以方便地获得少子寿命所对应的短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率的值,为实验提供有力的理论依据和参考.     

二维太阳电池计算机模拟分析

本文用Galerkin有限元法对半导体器件的方程组进行了统一处理。由Fortran语言编写的计算程序,采用了大型稀疏矩阵编程技巧和内外循环叠代,它适用于任意二维几何构形和掺杂剖面的太阳电池,其中包括了电场对迁移率的影响和各种复合效应。本程序可以中途起步计算,具有良好的收敛性,并能节省计算时间,为定量估计各参量对太阳电池性能的影响提供了一种分析手段。本文还对一种简单构形的模型太阳电池进行了实例数值计算。     

大倾角地面太阳电池板风荷载数值模拟研究

为深入研究现行规范中对太阳电池板风荷载体型系数的合理取值问题,应用CFD方法对倾角θ为39°的地面太阳电池板进行数值模拟分析,将计算结果与风洞试验结果进行对比,验证了采用CFD方法具有较好的精度和可靠性。在此基础上以45°风向角为间隔,对来流风向从0°～180°范围的4个风向角分别进行了风场模拟,计算了太阳电池板的风压系数、体型系数、阻力系数、升力系数和倾覆力矩系数,同时提出一种新的风压分布模型。研究结果表明在180°风向角时,风压和升力值最大;45°和135°风向角时,倾覆力矩值最大,考虑梯形分布的计算模型较为合理。最后,给出了风荷载体型系数建议值,可为太阳电池板的抗风设计提供建议和依据。     

太阳电池多层复合结构试验及数值模拟研究

提出一种平流层飞艇用太阳电池多层复合结构,以封装后的刚性太阳电池片作为非对称蜂窝芯层的上表面,通过玻璃纤维网格布进行加强,以此对刚性太阳电池片进行柔性化处理。对不同结构形式进行三点弯曲对比试验,验证复合结构的等效弯曲弹性模量仅为封装后的2.41%,挠度增加了38.03%,有效改善了太阳电池片的柔性。通过对2、5和8 mm不同蜂窝芯层厚度的复合结构进行对比试验和有限元仿真,引入柔性重量变化比的概念,优选5 mm蜂窝芯层为太阳电池多层复合结构最佳选择。     

CdS/p-Si异质结太阳电池的制备与数值模拟

采用物理气相沉积工艺制备了免掺杂的CdS/p-Si异质结太阳电池,通过数值模拟对影响电池效率的主要因素如前电极、背电极功函数材料及前、后表面复合速率进行模拟分析和优化。实验结果表明,CdS薄膜呈现[111]晶向择优生长,具有良好的结晶性。60 nm厚的CdS薄膜在500～1100 nm波长范围内具有较高的光学透过率,与Si的接触电阻ρc=3.1Ω?cm~2。In_2O_3薄膜的平均透过率和方阻分别为90.88%和74.54Ω/,能有效收集载流子。经过工艺优化,在25℃,AM 1.5测试条件下,得到CdS/p-Si异质结太阳电池(面积1 cm~2)效率为10.63%。数值模拟优化后,CdS/p-Si太阳电池的理论最高效率(power conversion efficiency,PCE)可达到25.36%。     

自由表面涡流动现象的数值模拟

为了研究自由表面涡流动规律,采用Fluent软件对这一层流流动现象进行了数值模拟。计算中运用流体体积(VOF)模型处理汽水交界面,得到了自由表面涡的流动结构和演化过程,旋涡发展状态与涡量之间的关系。在自由表面涡形成过程中,流体中心区域的涡量随时间不断增大。当涡量达到一定程度时,自由液面处开始出现旋涡,并不断向下延伸直至达到稳定。同时得到了涡核半径、涡核半径处最大切向速度、涡核处环量、涡核内切面速度梯度以及流场中各个速度分量随高度和时间的变化规律。计算结果为了解自由表面涡流动现象提供了一定的参考。     

电晕法制备抗PID多晶硅太阳电池

使用电晕放电的方式产生臭氧,在多晶硅片镀氮化硅膜前对硅片进行氧化处理,硅片表面生长一层致密的二氧化硅膜。经过这样处理的电池片转换效率不受影响,制作的组件能通过双85环境测试,抗PID性能良好。摘要:     

抛罩-展开期间航天器太阳电池阵温度场的数值模拟

将太阳电池板中发生的辐射-传导复合传热过程等效为一个无内热源的三维瞬态热传导问题。根据实测数据得出太阳电池板的三维等效导热系数。针对任意两相邻电池板表面间的热辐射交换规律，构造适用于这两个表面内节点温度的离散方程系数。研究折叠状太阳电池阵边界节点的热特点时，仔细考虑了地球红外辐照、太阳辐射加热、航天器舱体几何遮挡、深冷环境散热、飞行轨道高度及航天器在太阳-地球系中不同位置等造成的影响。采用SIP算法，对离散方程进行了求解。比较了考虑和不考虑地球红外辐射电池阵温度分布的影响。该文的分析对折叠状太阳电池阵展开时刻的认定有重要 的参考价值。     

水蒸气跨音速流动中非平衡现象的数值模拟

研究了水蒸气跨音速流动过程中的非平衡相变及凝结冲波现象,揭示了气动激波与非平衡凝结流动之间相互作用的非定常流动规律。采用欧拉形式的控制方程求解两相凝结流动,建立了二维可压缩守恒型计算模型对水蒸气跨音速非平衡流动进行了数值模拟．捕获到了凝结冲波现象,揭示了凝结冲波的非平衡热力学机理,并探讨了尺度效应对两相非平衡流动的影响。研究了凝结冲波与气动激波之间的不同热力学特性和形成机理,并探讨了气动激波与非平衡凝结流动之间相互作用的非定常流动规律。     

柴油机孔式喷嘴内部空化现象的数值模拟

采用Fluent软件的混合多相流模型和空化模型,对柴油机孔式喷油嘴稳定喷射时喷嘴内部的空化流动现象进行了数值模拟,得到了空穴在喷油嘴内的分布情况,进一步分析了喷孔直径和喷孔长径比等几何结构参数对喷孔内空穴分布的影响。结果表明,增加喷孔直径和提高喷孔长径比可以使空穴在喷孔出口截面上分布更为均匀。     

伞喷喷嘴内空化现象的数值模拟

使用混合多相模型和全空化模型通过数值模拟研究了伞喷喷嘴内的空化流动过程.结果发现,伞喷喷嘴内的空化发展显著影响了喷嘴出口处的燃油液膜厚度和喷射速度,进而直接改变喷射锥角和液滴的平均索特直径.基于喷嘴内燃油蒸气的分布,空化可以划分为无空化、入口空化、出口发展空化和完全空化.完全空化中燃油蒸气延伸至喷嘴出口,可以显著增加喷...     

n型高效抗PID太阳电池工艺研究

电势诱导衰减(PID)效应是导致光伏组件输出功率下降的主要原因之一,该文研究表明通过优化n型太阳电池工艺,包括增加p-n结的深度,提高减反射膜的折射率,采用叠层减反射膜等方式,可阻挡钠离子破坏太阳电池的p-n结,将太阳电池的PID衰减控制在1.5%以内。同时结合离子注入技术,太阳电池的量产效率可达到21.4%以上,形成了一套高效率高稳定性的太阳电池制备工艺。