太阳能电池的E_n-I_n噪声模型构建与可靠性筛选方法研究

【摘要】：随着太阳能电池在人类社会的广泛应用，尤其是作为供电系统的重要组成部分应用于在轨运行的空间站、宇宙飞船以及人造卫星等高端应用领域，并且这些实际应用环境与太阳能电池的生产测试环境相比差别较大，因此自太阳能电池问世以来，其可靠性研究一直在持续进行。 低频噪声作为一种高效、无损的方法，一直是半导体器件可靠性研究的重要工具之一。低频噪声源于半导体器件内部载流子的无规则运动，不可避免，而过激低频噪声则是表征器件可靠性的重要指标。目前，已经发现太阳能电池中存在的过激噪声有1/f噪声，G-R噪声，RTS噪声以及猝发噪声，其中后三种类型的低频噪声在频域均表现为G-R谱，而RTS噪声与猝发噪声则在时域上表现为明显的持续时间不同而幅度相近的脉冲序列。虽然，国内外对于基于低频噪声的太阳能电池可靠性筛选有了初步的研究，但通过阅读大量的文献发现，目前研究还存在如下问题：(1)对于太阳能电池的低频噪声有了一定的认识，但是却未研究其实际的电信号表现形式，及其对短路电流与开路电压这两个重要参数的影响，未建立一个适用于全面分析太阳能电池噪声特性的模型；(2)没有对太阳能电池电流噪声和电压噪声的提取方法进行研究，进而没有提出一种综合这两种噪声的可靠性筛选方法；(3)对于广泛应用的太阳能电池组件的可靠性研究还仅限于目测，或测量开路电压、短路电流等参数以及长时间的应力实验等方式，而基于低频噪声这种无损、方便、高效的可靠性评估方法研究甚少；(4)对于实际应用的太阳能电池组件，其噪声参数的研究目前仍是空白。 因此，基于低频噪声对于短路电流和开路电压的影响，构建太阳能电池的E_n-I_n噪声模型并对噪声参数进行提取，综合考虑测得的各噪声参数，对太阳能电池进行可靠性筛选，并在模型的基础上对组件的噪声参数进行研究，以便实现对组件进行基于低频噪声的可靠性评估的研究。因此，本课题从以下几个方面进行研究： (1)提取太阳能电池的等效二端口网络并构建其E_n-I_n噪声模型 根据太阳能电池的等效电路，提取太阳能电池的等效二端口网络；分析太阳能电池的低频噪声类型及其噪声产生机理，以电流噪声源与电压噪声源这两种形式，合理地将太阳能电池的内部噪声源等效到二端口网络输出端，构建太阳能电池的E_n-I_n噪声模型。 (2)研究太阳能电池E_n-I_n模型的噪声参数提取及测试方案 根据二端口网络理论，将太阳能电池内部或表面缺陷引起的噪声功率等效到输出端，研究噪声模型的电流噪声参数与电压噪声参数与输出噪声功率的关系，得到两个噪声参数的提取方法；从而依据噪声参数的提取方法确定实际的测试电路。 (3)研究太阳能电池的可靠性筛选方法 对太阳能电池的电流噪声功率谱与电压噪声功率谱进行谱成分分析，提取1/f谱成分的频率范围与频率指数，G-R谱成分的转折频率与幅度，提取1/f谱频率范围内随偏置条件变化最敏感的频率点与G-R谱幅度作为两个敏感参数对太阳能电池进行可靠性筛选分类；考虑到这两种点频噪声信息表征不完整性，为了得到更加细致准确的筛选分类结果，从全频段分析噪声功率谱，将Gower相似系数作为敏感参数，采用逐步分类的方法进行可靠性筛选分类。 (4)研究双电池连接的简单太阳能组件的噪声参数计算方法 本设计仅考虑以只有两个太阳能电池单体按照串联、并联这两种基本连接形式构成的简单组件，分别研究了这两种形式组件网络噪声参数的计算方法，进而得到一般性规律，为复杂组件的噪声特性研究做铺垫。 【关键词】：太阳能电池 噪声模型 噪声参数 可靠性筛选 Gower相似系数 组件
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 课题主要研究内容14-15
• 1.4 本章小结15-17
• 第2章 太阳能电池的低频噪声及二端口网络的噪声模型17-27
• 2.1 低频噪声的统计特性17-18
• 2.2 半导体器件的低频噪声18-19
• 2.3 太阳能电池的低频噪声形成机理及其与可靠性的关系19-22
• 2.3.1 1/f 噪声19-20
• 2.3.2 G-R 噪声20-21
• 2.3.3 微等离子体噪声21-22
• 2.4 二端口网络的噪声模型22-25
• 2.4.1 二端口网络的电路参量22-24
• 2.4.2 二端口网络的噪声模型24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 太阳能电池的 E_n-I_n噪声模型构建及其噪声参数测量27-41
• 3.1 太阳能电池的 E_n-I_n噪声模型构建27-30
• 3.1.1 太阳能电池的基本工作原理与主要特性参数27-28
• 3.1.2 硅太阳能电池的 E_n-I_n噪声模型构建28-30
• 3.2 太阳能电池等效噪声二端口网络特性分析30-31
• 3.3 太阳能电池的低频噪声测试系统31-39
• 3.3.1 太阳能电池 E_n-I_n噪声模型的参数提取方法研究32-33
• 3.3.2 太阳能电池 E_n-I_n噪声模型的参数测试33-35
• 3.3.3 测试结果35-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 基于 E_n-I_n模型的太阳能电池可靠性筛选方法研究41-57
• 4.1 太阳能电池低频电压噪声与电流噪声的谱成分分析41-44
• 4.2 可靠性筛选的分类标准44-45
• 4.3 太阳能电池的点频敏感参数可靠性筛选方法研究45-49
• 4.3.1 基于 fS(f)曲线的 G-R 谱敏感参数提取45
• 4.3.2 基于 S(f)曲线的 1/f 谱敏感参数提取45-46
• 4.3.3 点频敏感参数可靠性筛选方法46-49
• 4.4 太阳能电池的全频段可靠性筛选方法研究49-55
• 4.4.1 通用相似系数——Gower 相似系数50-52
• 4.4.2 基于 Gower 系数的太阳能电池可靠性筛选方法研究52-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第5章 双电池连接的简单组件噪声参数计算方法研究57-63
• 5.1 双太阳能电池串联的简单组件噪声参数计算方法研究57-59
• 5.2 双太阳能电池并联的简单组件噪声参数计算方法研究59-61
• 5.3 连接矩阵61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-65
• 参考文献65-69
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果69-71
• 致谢71

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于LabVIEW的多晶硅太阳能电池噪声精确测试方法    高健;周求湛;戴宏亮;刘超;吴丹娥;刘萍萍;于莉莉;

噪声测量作为筛选光电耦合器件的一种方法    徐建生,戴逸松,张新发

N级微波四端网络的噪声参数计算    周求湛,王树勋,戴逸松

电子器件可靠性的噪声表征方法    庄奕琪,孙青

船用太阳能电池可靠性分析    袁成清;赵亮亮;孙玉伟;严新平;

基于E_n-I_n模型的低噪声设计技术研究及应用    何盛源

太阳能电池低频噪声测试系统设计及其可靠性筛选方法研究    吴丹娥

1N4626型齐纳二极管的低噪声关键技术研究    刘兴辉;刘通;

基于LabVIEW的多晶硅太阳能电池噪声精确测试方法    高健;周求湛;戴宏亮;刘超;吴丹娥;刘萍萍;于莉莉;

相关器在多普勒引信信号检测中的应用与研究    杨荔罡;付红卫;赵海洲;

结型场效应晶体管放大器的噪声    王玲,郑善贤

构建等效模型研究2×N阶网络的等效电阻    曹秀华;谭志中;李颂;

3×n阶电阻网络等效电阻的研究    谭志中;方靖淮;

生物电信号的线性隔离技术    何立琴,魏守水,丁良

基于生物启发的半导体器件可靠性免疫系统研究    周求湛;李刚;孔亚婷;王墨林;苏栋才;

基于马氏距离的太阳能电池可靠性筛选方法研究    周求湛;张彦创;陈永志;刘萍萍;吴丹娥;

测量噪声功率谱作为筛选光电耦合器件的方法研究(Ⅱ)    徐建生,戴逸松

反馈式地震计的性能设计与噪声测量研究    崔庆谷

微波二端口噪声参数计算及精确测量方法研究    周求湛

MOS晶体管全区域噪声模型及其在低噪声运放设计中的应用    李志远

小型四极质谱检测系统的前置弱电流放大与数据采集的研究    吴保军

基于TOA无线定位算法的超声红外电子白板系统设计    袁铭

红外探测器低频噪声测量及应用研究    殷雪松

太阳能电池低频噪声测试系统设计及其可靠性筛选方法研究    吴丹娥

非周期半导体多层异质结中自旋极化输运性质的研究    秦莉兰

低场脉冲核磁共振中噪声削弱方法的研究    李杰

自动巡航可视红外测温仪的理论及应用研究    刘西亮

数模混合电路故障诊断系统若干问题的研究    王妍妍

基于激光平面的平面测量系统的研究    卢剑光

MEMS陀螺系统的软件仿真    张晨

低场脉冲核磁共振发射模块研究    叶茂

基于青海弧菌Q67的饮用水取水环境虚拟检测仪器    魏胜非;陈彩云;许德玄;

集成运算放大器的噪声模型和精确测量    徐建生，李雅琴，戴逸松

噪声测量作为筛选光电耦合器件的一种方法    徐建生,戴逸松,张新发

太阳能电池低频噪声测试系统设计及其可靠性筛选方法研究    吴丹娥

太阳能电池板玻璃盖片的空间带电粒子环境损伤效应研究    孙承月

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

哈博公司250兆瓦太阳能光伏项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

台联电投资100万美元在山东建太阳能电池厂    

太阳能应用 政府主导最重要    黄韬;

PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用    吴君毅;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

用于聚合物太阳能电池的高效共轭聚合物光伏材料    李永舫;

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

太阳能电池正面银浆的制备及其性能研究    郭桂全

知识流动理论框架下的科学前沿与技术前沿研究    庞杰

量子点敏化太阳能电池：制备及光电转换性能的改进    宋鑫

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞

太阳能电池的E_n-I_n噪声模型构建与可靠性筛选方法研究    高健