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基于微波移频方法的硅材料少数载流子寿命测量系统

作　者: 莫晨晓
导　师: 陈长缨
学　校: 暨南大学
专　业: 光学工程
关键词: 非平衡载流子少数载流子寿命光电导衰减微波移频
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

太阳能是当前最具发展前景的可再生绿色能源，太阳能发电技术成为能源技术领域研究的热点。太阳能电池材料硅的少数载流子寿命决定了太阳能电池的光电转换效率，少子寿命越长转换效率越高。研究少数载流子寿命的测量方法可以为太阳电池的设计和生产提供科学依据。本论文阐述了硅材料的少数载流子寿命理论，指出少数载流子的寿命对太阳能电池的重要意义，讨论了传统的少数载流子寿命测量方法。分析传统测量方法的原理、系统结构及其优缺点，提出了对微波反射光电导衰减法的改进，阐述了反射微波信号的超外差检测技术，设计基于微波移频方法的少数载流子寿命测量方案。论文介绍了该方案的系统结构及各模块功能，进行各功能模块的理论分析与设计实现。本文的设计工作包括：微波探测频率的分析与确定，微波振荡器的设计；硅材料非平衡载流子激励光源的选择；微波移频方法的分析，移频器的设计与测试；微波反射信号的检测与分析电路的设计制作。本论文讨论的少数载流子寿命方法具有非接触无破坏的特点，能对太阳能电池的材料特性进行有效的测试与监控。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题研究的背景  7-9
    1.1.1 能源危机与太阳能发电  7-8
    1.1.2 太阳能电池材料  8-9
  1.2 课题研究的意义  9-10
  1.3 课题研究的内容  10-11
第二章少数载流子寿命的特性研究  11-23
  2.1 少数载流子寿命问题的提出  11-15
    2.1.1 非平衡载流子的产生  11-13
    2.1.2 非平衡载流子的寿命  13
    2.1.3 少子寿命对太阳能电池的意义  13-15
  2.2 非平衡少数载流子寿命传统的测量方法  15-23
    2.2.1 直流光电导衰减法  16-18
    2.2.2 高频光电导衰减法  18-20
    2.2.3 讨论  20-23
第三章微波光电导衰减法与微波移频方法  23-33
  3.1 微波光电导衰减法  23-27
    3.1.1 微波检测的特点  23
    3.1.2 测试原理  23-25
    3.1.3 测试装置  25-26
    3.1.4 测试分析  26-27
  3.2 基于微波移频方法的少数载流子寿命测量方案  27-30
    3.2.1 超外差检测原理  27-29
    3.2.2 基于微波移频方法的寿命测量方案提出  29-30
  3.3 微波移频方法  30-33
    3.3.1 频率变化理论  30-31
    3.3.2 振动移频法  31-33
第四章基于微波移频方法的寿命测量系统的设计  33-57
  4.1 微波源  34-38
    4.1.1 微波源频率  34-35
    4.1.2 微波振荡器  35-36
    4.1.3 集成式微波模块  36-38
  4.2 非平衡载流子激励源  38-40
  4.3 微波移频器  40-42
  4.4 信号处理  42-52
    4.4.1 信号采样与比较  44-49
    4.4.2 脉冲计数  49-52
  4.5 测量系统  52-57
    4.5.1 测量系统架构  52-55
    4.5.2 测量结果  55-57
第五章总结与展望  57-61
  5.1 全文总结  57-58
  5.2 工作展望  58-61
参考文献  61-63
在学期间发表论文清单  63-64
致谢  64

基于微波移频方法的硅材料少数载流子寿命测量系统

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