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

【摘要】：太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,同时也是一种清洁能源。在太阳能的有效利用中,太阳能电池是近年来发展最快、最具活力的研究领域。目前,太阳能电池的应用已经从军事和航天领域进入工业、商业、农业以及公共设施等各个领域,尤其可以为边远山区、沙漠、海岛等地区提供用电,可以免去长距离输电线路,显著降低成本。太阳能电池作为系统的能源动力来源,其质量的好坏和可靠性的高低直接影响到整个系统的正常运行,特别是军事、航天领域中,其可靠性研究更加重要。 以往半导体器件的可靠性筛选包括检测筛选、环境应力筛选、寿命筛选和特性参数筛选等,这些筛选方法往往花费大,周期长,而且是破坏性的,不能够对器件进行百分之百的检测。随着对半导体器件内部噪声产生机理的明确,低频噪声测试分析法以其快速、简便、非破坏性等特点,被国内外的许多研究者认可和采用,并已成功运用到光电耦合器件、半导体激光器、基准二极管等多种半导体器件的可靠性筛选中。 目前,国外对太阳能电池的低频噪声已有初步研究,而国内在这方面的研究甚少。J.Dubow和C.Osterwald率先提出用太阳能电池的噪声功率谱密度作为太阳能电池的可靠性估计,但是太阳能电池的噪声特性未得到很好验证;后来Kleipenning根据PN结二极管中1/f噪声的来源,分析了不同电流密度时,太阳能电池中1/f噪声的来源,这为利用噪声作为太阳能电池的可靠性估计提供了理论基础。通过大量的实验,发现太阳能电池的噪声参数与其可靠性之间具有相关性。当太阳能电池PN结存在缺陷时,噪声的变化量远大于直流参数的变化。但是对于大电流密度下的噪声与可靠性的关系并没有进行说明。通过查阅大量国内外的相关文献,目前国内外对于太阳能电池的低频噪声研究及其可靠性筛选方法主要存在以下几个方面问题:1)太阳能电池中的噪声与可靠性的关系没有得到明确证明;2)、目前对于太阳能电池的噪声可靠性筛选方法,包括测试电路设计、测试方法研究、筛选阈值的确定等还是一片空白;3)目前国内外对于太阳能电池的噪声测试并没有一套完整的低频噪声自动测试系统,不能够对太阳能电池进行无损、快速的筛选。 因此,在太阳能电池广泛应用的今天,研究太阳能电池内部的噪声,通过测量太阳能电池的低频噪声进行太阳能电池的可靠性筛选,已经成为一个意义重大的研究课题。本文主要分析太阳能电池的1/f噪声与其串联电阻的关系,明确1/f噪声与其填充因子、转换效率的关系,为将噪声运用到太阳能电池可靠性筛选中提供强有力的理论依据。构建太阳能电池噪声测试系统,准确测量太阳能电池的低频噪声并进行分析,确定太阳能电池可靠性筛选方法。本课题所研究的内容可以归纳为以下几个部分。 1)明确太阳能电池低频噪声与其可靠性的关系。 根据文献和实验数据,分析太阳能电池1/f电流噪声的主要来源;分析太阳能电池的电流功率谱及其与电流的关系以及电流功率谱与太阳能电池串联电阻的关系,根据太阳能电池I-V特性,把电流噪声与电压噪声联系起来;推导太阳能电池串联电阻与其填充因子、转换效率之间的关系,进而推导太阳能电池1/f电压噪声与填充因子、转换效率之间的关系,从而明确太阳能电池的1/f电压噪声与可靠性的关系。 2)太阳能电池噪声测试电路设计。 太阳能电池的噪声测试属于微弱信号噪声测量,针对微弱噪声信号的测量,设计太阳能电池的噪声测试电路。测试电路要求能够改变被测太阳能电池两端偏置电压,因为不同的偏置电压条件下的噪声值可能存在很大差异。太阳能电池的噪声非常小,采用双通道低噪声放大器进行放大。 3)太阳能电池噪声可靠性筛选方法研究。 测量太阳能电池的电压噪声功率谱,提取其1/f电压噪声有效值,分析1/f电压噪声有效值的正态性和频度分布;通过测量大量太阳能电池的噪声,研究太阳能电池点频噪声筛选方法和基于马氏距离的筛选分类方法。 4)测试系统软件设计。 测试系统能够自动控制数据采集卡进行太阳能电池噪声采集;对采集的噪声时间序列进行FFT变换得到其频谱后进行频域分析和可靠性筛选。测试系统还能够自动保存被测器件的噪声数据和筛选信息;能够查找已测器件的噪声数据和分类信息;可以打印已测器件的噪声功率谱和测试报告。 【关键词】：太阳能电池 1/f噪声 可靠性 马氏距离 筛选方法 虚拟仪器
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 研究意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 课题研究内容16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 半导体器件噪声及其与可靠性的关系18-26
• 2.1 电噪声及其统计特征18-20
• 2.2 半导体器件内的噪声形成机理及其与可靠性的关系20-25
• 2.2.1 白噪声20-21
• 2.2.2 1/f 噪声21-23
• 2.2.3 G-R 噪声和爆裂噪声23-24
• 2.2.4 微等离子体噪声24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 太阳能电池低频噪声测试系统硬件设计26-34
• 3.1 测试系统的总体构成26-27
• 3.2 测试偏置电路27-28
• 3.3 低噪声前置放大器28-30
• 3.4 数据采集设备30-32
• 3.5 本章小结32-34
• 第4章 太阳能电池噪声功率谱分析及其可靠性筛选方法研究34-54
• 4.1 太阳能电池低频噪声测量方法34-35
• 4.2 太阳能电池的1/f 噪声来源及模型分析35-38
• 4.3 1/f 噪声作为太阳能电池可靠性指示38-40
• 4.4 太阳能电池的电压噪声功率谱分析40-42
• 4.5 太阳能电池的1/f 噪声筛选方法研究42-46
• 4.5.1 1/f 电压噪声的正态性分析和噪声频度分布42-45
• 4.5.2 可靠性筛选判据的确定45-46
• 4.6 基于马氏距离的可靠性筛选方法研究46-52
• 4.7 本章小结52-54
• 第5章 太阳能电池低频噪声测试系统软件设计54-70
• 5.1 虚拟仪器与LabVIEW 简介54-55
• 5.2 测试系统软件的整体设计55-58
• 5.3 数据采集与分析58-60
• 5.3.1 噪声数据采集58-59
• 5.3.2 噪声数据的频域分析59-60
• 5.4 数据存储60-63
• 5.4.1 噪声时域波形与功率谱的存储61-62
• 5.4.2 数据库的存储62-63
• 5.5 数据查询63-66
• 5.5.1 查看噪声时域波形与功率谱63-64
• 5.5.2 数据库查找64-66
• 5.5.3 删除数据库表66
• 5.6 打印模块66-68
• 5.6.1 打印器件的噪声功率谱66-68
• 5.6.2 打印数据库表68
• 5.7 本章小结68-70
• 第6章 总结和展望70-72
• 参考文献72-77
• 作者简介及科研成果77-78
• 致谢78

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;

1/f噪声的精确测量及其在太阳能电池可靠性筛选中的应用    周求湛;张彦创;周承鹏;吴丹娥;

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

微弱随机信号功率谱的互相关测量原理及性能研究    戴逸松

低频噪声测量技术的现状及最新进展    戴逸松

太阳电池内部电阻对其输出特性影响的仿真    郑建邦;任驹;郭文阁;侯超奇;

阵列激光器主动锁相技术研究    张蓉竹,杨春林

半导体激光器噪声的测量    胡贵军,郭玉彬,李晓滨,王燕

1N4626型齐纳二极管的低噪声关键技术研究    刘兴辉;刘通;

线性无偏最小方差多用户信号检测器性能分析    陶成，谈振辉，李承恕

基于数据融合提高红外/毫米波复合导引头跟踪精度的新算法    崔智社,曾涛,龙腾

基于马尔可夫过程的水下运动目标启发式搜索    杨日杰;吴芳;徐俊艳;高青伟;

一种全新的等效采样    郑毅,王楚

视频网格中流媒体业务的流量模型    高伟涛;崔占忠;张海旸;

影响EFL口语流利性和准确性因素的定量研究    姚艳梅;

综合业务网络中窄带呼叫对宽带呼叫阻塞概率的分析    武穆清,曾志民,徐春秀,丁炜

对抗条件下区域防空之战斗效率分析    曹迎槐;

量子阱半导体激光器中的g-r噪声    胡贵军;李靖;孙雅东;石英学;石家纬;

红外光伏探测器的1/f噪声谱测试    梁晋穗;黄杨程;李言谨;胡晓宁;

区域引导的有序原理和生物进化策略的综合优化技术    刘传才;杨静宇;李定;

移动通信系统中无线资源管理及其性能研究    王金鹏

高射频自动机及供输弹机构动态特性研究    程刚

异构无线环境中联合无线资源管理关键技术研究    孙雷

半导体器件噪声频域和时域分析的新方法研究    李伟华

TDS-OFDM发射分集系统训练序列设计与解调算法    杜邓宝

无线网络编码的关键问题与技术研究    张婧垚

无线传感网络拓扑控制关键问题    张文铸

虚拟试验风场建模及应用技术研究    吴扬

低噪声放大器模块化分析与设计的等效噪声模型法的研究    王军

车辆强化试验加速系数的研究    姜华

基于TOA无线定位算法的超声红外电子白板系统设计    袁铭

一种基于PMIPv6的智能辅助高效切换方案    王利明

多目标优化问题的改进蚁群算法研究    司蕊

太阳电池I-V曲线测试系统和电极制备研究    冯炜光

森林资源结构调整的动态分析及预测研究    赵桂平

红外探测器低频噪声测量及应用研究    殷雪松

软件缺陷分析及质量度量系统的设计与实现    黄堃

高斯白噪声背景下1/f分形信号波形与参数估计方法研究    冯建昌

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

建筑物沉降变形监测数据处理与预测方法研究    陈刚

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;

低质量Si材料制备太阳电池    闻震利;郑智雄;洪紫州;王文静;

利用Rubrene/C_(70)异质结提高有机太阳能电池的性能    陈子国;刘彭义;吴冰;张永哲;

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

太阳电池测试系统及其参数匹配优化研究    蔡建文;李萍萍;徐传明;黄文浩;

用电学参数表征晶体硅太阳电池特性    周春兰;王文静;李海玲;赵雷;刁宏伟;

基于噪声的太阳能电池检测方法    彭丽娟

某红外辐射测量吊舱可靠性设计    庄昕宇;陈兆兵;

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

GaAs MESFET器件低频噪声机理的实验研究    安姽,顾世惠,包其伦

太阳电池直流模型的计算机仿真    董俊

太阳能电池用高纯硅的制法    秦孝保

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250兆瓦江南体育在线直播观看 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;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

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研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

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;

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

涉足江南体育在线直播观看 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

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

卟啉酞菁类化合物的设计合成及其在太阳能电池中的应用    张天慧

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

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

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

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

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

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

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CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

新型光敏剂的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用    高俊雄

钨掺杂二氧化钛及其染料敏化太阳能电池研究    刘芳