刘虎 作品数:9 被引量:33 H指数:4 供职机构: 华北电力大学可再生能源学院 更多>> 发文基金: 北京市自然科学基金 中央高校基本科研业务费专项资金 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 电气工程 理学 机械工程 自动化与计算机技术 更多>>
空间用GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的抗辐照性能及退化机制研究 被引量:3 2017年 利用TFC光学膜系设计软件,设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池的分布式布拉格反射器(DBR)。由15对Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As组成的布拉格反射器在中心波长850 nm处反射率高达96%,可以使800~900 nm波段内红外光有效反射后被二次吸收,提高了Ga As子电池的抗辐照能力。通过对两种电池结构A、B地面模拟辐照试验获得1 Me V电子辐照下Ga In P/Ga As/Ge太阳电池电学参数随辐照注量退化的基本规律。在此基础上应用PC1D模拟程序分析太阳电池内部的载流子输运机理,建立1 Me V电子辐照下两种电池结构中多数载流子浓度和少数载流子扩散长度随辐照电子注量变化的基本规律。研究结果表明,多数载流子浓度和少数载流子扩散长度均随入射电子注量的增大而减小,同时原电池结构A中多数载流子去除率和少数载流子扩散长度损伤系数明显高于新电池结构B,由此表明包含布拉格反射器的新电池结构具有更强的抗辐照能力。 马大燕 陈诺夫 陶泉丽 赵宏宇 刘虎 白一鸣 白一鸣关键词:布拉格反射器 抗辐照 高倍聚光光伏电站监控系统设计 被引量:5 2015年 提出一种适用于高倍聚光光伏电站的监控系统设计方案,该监控系统可实现电站数据自动监测与存储功能,并根据数据监测情况对电站的运行实施辅助控制。监控系统根据实时监测的太阳直射辐射量计算出聚光光伏阵列输出电流的理论值,将其与阵列输出电流的实测值进行比较求出太阳跟踪精度,并依据跟踪精度对跟踪器的运行施加辅助控制。此外提出了风力超限算法,监控系统根据实测风速、风向以及跟踪器运行角度计算出阵列实际承受风力,并据此判断是否执行风力超限保护。通过对电站的现场实验发现,与传统控制方式相比,所设计监控系统可提高光伏电站中机组的发电量,并降低机组运行能耗。 弭辙 陈诺夫 白一鸣 付蕊 刘虎 马冲 陈吉堃关键词:太阳跟踪 精度控制 晶格失配对GaInP/In_xGa_(1-x)As/In_yGa_(1-y)As倒装三结太阳电池性能影响的分析 被引量:1 2017年 传统GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池因受其带隙组合的限制,转换效率再提升空间不大.倒装结构三结太阳电池因其更优的带隙组合期望可以得到更高的效率.基于细致平衡原理,结合P-N结形成机理,应用MATLAB语言对双晶格失配GaInP(1.90 eV)/In_xGa_(1-x)As/In_yGa_(1-y)As倒装结构三结太阳电池底、中电池的不同带隙组合进行模拟优化.模拟结果表明在AM1.5D,500倍聚光(500 suns)下,禁带宽度组合为1.90/1.38/0.94 eV的带隙最优,综合材料成本与试验条件,当顶、中电池最优厚度组合为4μm和3.2μm时理论转化效率高达51.22%,此时两个异质结的晶格失配度分别为0.17%和2.36%.忽略渐变缓冲层生长后底电池位错的影响,通过计算0.17%的晶格失配引入1.70×105cm^(-2)的插入位错密度,对比单晶格失配GaInP/GaAs/In_(0.32)Ga_(0.68)As(0.99 eV)倒装结构三结太阳电池光电转化效率仍提高了0.3%. 马大燕 陈诺夫 付蕊 刘虎 白一鸣 弭辙 陈吉堃关键词:倒装结构 基于Ⅲ-Ⅴ族材料制备的高效多结太阳电池最新技术进展 被引量:9 2015年 基于Ⅲ-Ⅴ族材料制备的多结太阳电池由于优越的性能,在空间电源领域和地面聚光方面的应用越来越受到重视。介绍了多结太阳电池的高光电转换效率机理,并从材料选择、结构设计、优化生长工艺等方面讨论了研发Ⅲ-Ⅴ族高效多结太阳电池的实现方案和最新技术进展。重点探讨了采用GaInNAs(Sb)新材料、倒置生长、半导体键合等技术方法。其中,采用半导体键合技术制备的GaInP/GaAs//GaInAsP/GaInAs四结太阳电池光电转换效率为46%,也是目前实验室最高效率。此外,分析了Ⅲ-Ⅴ族高效多结太阳电池的发展方向,并对其前景进行了展望。 付蕊 陈诺夫 涂洁磊 化麒麟 白一鸣 弭辙 刘虎 陈吉堃GaAs基多结太阳电池TiO_2/Al_2O_3/SiO_2减反射膜的设计与制备 被引量:1 2017年 宽光谱低反射率减反射膜对提高GaAs基多结太阳电池的光电转换效率至关重要。设计和制备了宽光谱TiO_2/Al_2O_3/SiO_2三层减反射膜。理论研究发现,当TiO_2/Al_2O_3/SiO_2三层减反射膜最佳物理厚度为41.74 nm/78.74 nm/94.98 nm时,在350~1 800 nm宽光谱范围内获得最小有效反射率为2.85%。依据理论设计,采用真空电子束蒸发法制备了相应厚度的TiO_2/Al_2O_3/SiO_2三层减反射膜,分光光度计测试结果表明,在350~1 800 nm宽光谱范围内,有效反射率为7.21%,且在485 nm和850 nm波长附近获得反射率极小值4.39%和2.16%。 付蕊 陈诺夫 白一鸣 涂洁磊 刘虎 马大燕 陶泉丽 陈吉堃关键词:反射谱 电子束蒸发 包含布拉格反射器的空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池性能 被引量:4 2017年 利用光学膜系设计软件(TFCalc),设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池的分布式布拉格反射器(DBR)。实验结果表明由15对Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As组成的DBR在中心波长850nm处的反射率高达96%,使800~900nm波段内红外光被有效反射后又被二次吸收,提高了GaInAs中间电池的抗辐照能力。基于细致平衡原理,结合p-n结形成机理,对原电池结构和包含DBR的新电池结构进行厚度优化。通过对比中电池厚度为2.93μm的原电池结构和中电池厚度为1.2,1.6,2.0μm的新电池结构的辐照前外量子效率(EQE),发现新电池结构基本弥补了基区减薄对短路电流的影响。通过分析两种结构电池辐照前后的电学性能,发现DBR结构的存在明显改善了辐照后电池电流的衰减,并且中电池厚度为1.6μm的新电池结构辐照后效率高达24.87%,较原电池结构提升了近2%,基本接近中电池厚度为2.0μm的新电池结构,且明显高于1.2μm中电池厚度的新电池结构。 马大燕 陈诺夫 陶泉丽 赵宏宇 刘虎 白一鸣 白一鸣关键词:抗辐照 用于多结太阳电池的均匀聚光菲涅耳透镜的设计与分析 被引量:4 2016年 设计了一种适用于GaInP/GaInAs/Ge多结太阳电池,可在300~1800nm宽光谱范围内实现均匀聚光的菲涅耳透镜。通过实际测试,得到GaInP/GaInAs/Ge多结太阳电池的量子效率图谱和透镜主体材料硅胶的折射率色散曲线,在此基础之上采用多焦点与多设计波长相结合的方法,对菲涅耳透镜进行优化设计。基于该方法建立了几何聚光比为625倍,环距为0.3mm的透镜模型以及聚光效率、均匀性等聚光性能参数的计算模型,并利用蒙特卡罗光线追迹及实验测试的方法对其聚光性能进行分析。研究结果表明,所设计的透镜在300~1800nm宽光谱范围内以及三个子电池的光谱响应波段内都能较好地实现均匀会聚,同时具有较高的聚光效率,聚光分布均匀度高于75%,聚光效率超过80%。 付蕊 陈诺夫 刘虎 白一鸣 马大燕 陶泉丽 陈吉堃关键词:光学设计 菲涅耳透镜 多结太阳电池 均匀性 GaInP/GaAs/InGaAs倒装三结太阳电池设计与优化 被引量:3 2018年 为获得带隙组合对太阳光谱有效的分割利用,基于细致平衡原理,结合p-n结形成机理,应用Matlab语言对GaInP(1.90eV)/GaAs/InGaAs倒装结构电池体系底电池带隙和各子电池厚度进行模拟优化。结果表明底电池带隙为1.0eV时,光电转换效率最高。通过对GaInP(1.90eV)/GaAs(1.42eV)/InGaAs(1.0eV)倒装结构三结太阳电池各结厚度进行优化,综合考虑材料成本及生产技术等闪素,最佳厚度组合为1.35、2.83和3.19μm时,光电转换效率为44.4%,仅比最高转换效率低0.3%。 马大燕 陈诺夫 付蕊 刘虎 白一鸣 白一鸣关键词:太阳电池 P-N结 激光掺杂选择性发射极太阳电池工艺研究 被引量:4 2016年 研究了激光掺杂选择性发射极太阳电池工艺中不同激光功率对磷原子掺杂浓度、硅片表面损伤程度的影响及发射极方阻与电池串联电阻随激光功率的变化情况。通过对磷原子浓度分布曲线的观察,阐明了磷原子浓度对选择性发射极电池性能的影响机理;通过对比不同激光功率掺杂条件下选择性发射极电池特性的变化,发现激光功率在40-50 W时电池的串联电阻达到最低,且串联电阻值随激光功率的增强而升高。通过实验确定了最优激光掺杂功率,并对生产线各工序参数进行整体优化,实现了使电池产业化效率稳定提升0.25%以上的激光掺杂选择性发射极太阳电池制备工艺。 弭辙 陈诺夫 白一鸣 付蕊 刘虎 陈吉堃关键词:选择性发射极 太阳电池 串联电阻