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铜氧化物薄膜太阳能电池及其在航标灯上的应用研究
| 论文题名： | 铜氧化物薄膜太阳能电池及其在航标灯上的应用研究 |
| 关键词： | 太阳能电池;铜氧化物薄膜;直流磁控溅射;超级电容;航标灯 |
| 摘要： | 太阳能作为一种清洁环保的可再生能源，在传统能源日益枯竭的情况下已经越来越受到重视，并广泛应用于各种领域，如一体化太阳能航标灯等。目前，硅系太阳能电池应用最为广泛，然而进一步提升其转换效率的空间不大，且制备成本高。因此制备转化效率高，成本低廉，清洁环保的新型太阳能电池成为研究的热点。铜氧化物具有清洁环保、材料来源丰富、性能稳定、制备工艺简单的特点，禁带宽度接近光伏材料的理想能隙，理论转化效率高，非常适合制备高性能薄膜太阳能电池。 本论文第一部分以Cu为靶材，采用直流磁控溅射法，通过不同的氧氩流量比在普通载玻片上制备了不同物相的铜氧化物薄膜，并对部分样品其进行了热处理。通过采用X射线衍射仪对薄膜的晶体结构进行分析，采用扫面电子显微镜对薄膜的微观形貌进行了分析，并用能谱仪分析薄膜的元素，采用紫外/可见光分光光度计分析铜氧化物薄膜的光学特性。进而，制备了铜氧化物/Si异质结薄膜电池，并对其I-V特性进行了分析。研究结果如下: (1)氧氩流量比对薄膜的成分起着决定性作用。 (2)随着氧气和氩气流量比从5∶86逐渐变换为5∶48，制备的Cu2O薄膜择优生长取向变差。氧氩流量比为5∶8时薄膜的成分为单一CuO。 (3)随着热处理温度从300℃升至500℃，薄膜的晶粒明显变大，表面变得粗糙，择优取向明显增强，光吸收能力也明显增强，光电转化效率得到提高。 (4)同一制备条件下 Cu2O/Si异质结电池比CuO/Si表现出更高的转化效率。 论文第二部分本文针对航标灯用小型太阳能电池在弱光下产生的电流电压过小，因而无法有效被传统铅酸蓄电池收集利用的特点，设计了一款基于超级电容的航标灯供电电路，通过超级电容来收集弱光下转化的这部分电能，从而更有效利用太阳能电池转换的能量。 |
| 作者： | 赵国亮 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 潘金艳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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