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太阳电池I-V曲线测试系统和电极制备研究

作　者: 冯炜光
导　师: 张鹏翔；刘翔
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: 太阳电池 I-V曲线丝网印刷电极烧结
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着化石能源价格的上涨和使用化石能源对环境的污染及其排放的温室气体引起温室效应,开发可再生清洁能源成为国际范围内的重大战略问题之一。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,也是清洁能源,不产生任何的环境污染。因而太阳电池的研制近些年发展很快,高效、低成本太阳电池的研制是当前的首要任务。太阳电池的研究与生产中,I-V曲线的测试是其中重要的环节。通过I-V特性曲线测量,可获得开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、填充因子(FF)、效率(η)、串联电阻(Rs)、并联电阻(Rsh)等参数,及时准确地反应太阳电池性能的好坏,从而调节各工艺环节,为制备高性能电池提供指导。扩散是太阳电池中最核心的部分,扩散的结果可以通过电极来表征；为了输出硅太阳电池的电能,必须在电池上制作上、下电极,电极的质量直接关系到电池的效率。本论文中采用丝网印刷电极,然后根据前面的I-V曲线测试系统测得的结果,即Rs和Rsh,来指导电极的烧结。本文通过模拟光源的选择、测试电路的优化、计算机数据采集等研究和制备了太阳电池I-V特性曲线测试系统；同时,通过网版制作、印刷过程控制、电极烧结温度、烧结时间、气流等,系统地研究了电极的制备工艺过程。通过实验研究,得到了以下结论：(1)本文中制备的I-V曲线测试系统准确性较高、系统稳定、可重复性好。系统测得的Voc、Isc、FF、η等关键参数与标准值比较,其误差都在5%以内；多次重复测试结果的偏差为士1%。(2)探索出了合适的丝网印刷工艺。丝网印刷电极前需多搅拌浆料,使其粘度降低到可以印刷的条件；采用300目的丝网,用贴菲林膜制作网屏,并调整上电极图形与丝网的夹角为22.5°；此外印刷力量要足且均匀。(3)结合I-V曲线测试系统得到了合适的电极烧结工艺。电极的最佳烧结温度为800℃,合适的烧结时间为：低温时间t1=90s,快速升温时间和降温时间为t2=t3=10s。烧出的电极串联电阻小,并联电阻大,填充因子较大。本文对电极的制备工艺的初步探索,为以后高效太阳电池研制工作打下了基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 太阳电池发展历史  8-9
  1.2 太阳电池的优缺点  9-10
  1.3 太阳能电池分类  10-11
  1.4 制备工艺  11-12
  1.5 国内外发展状况及前景  12-15
  1.6 论文研究意义和内容  15-17
第二章基本理论  17-35
  2.1 太阳电池的原理  17-26
  2.2 I-V曲线  26-30
  2.3 电极制备技术  30-35
第三章 I-V曲线测试系统  35-47
  3.1 设备搭建  35-45
  3.2 系统校准  45-46
  3.3 小结  46-47
第四章电极制备  47-67
  4.1 丝网印刷电极  47-52
  4.2 电极烧结  52-63
  4.3 讨论  63-66
  4.4 小结  66-67
第五章结论  67-68
第六章展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
附录攻读硕士期间发表的论文  74

太阳电池I-V曲线测试系统和电极制备研究

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