金屬納米銀等離子體對(duì)薄膜硅太陽(yáng)能電池光吸收的影響研究.pdf

1、目前，硅基太陽(yáng)能電池在商業(yè)化光伏市場(chǎng)上約占80％份額，但依然面臨兩大突出問(wèn)題:降低成本和提高光電轉(zhuǎn)換效率。為了降低成本，研制的硅薄膜太陽(yáng)能電池只有1-2μm，相比單晶硅太陽(yáng)能電池300μm的厚度來(lái)說(shuō)，大大減少了硅材料的使用。但是，隨著硅材料物理厚度的降低，直接影響著光電轉(zhuǎn)化效率降低。因此，為增加薄膜硅太陽(yáng)能電池的光吸收，主要解決問(wèn)題的方向是:首先，使更多的光陷在硅層內(nèi)，其次，增加進(jìn)入硅層內(nèi)光的路徑長(zhǎng)度，最后，增加近紅外波段的光吸收。最新

2、的研究表明，利用金屬等離子體的光散射和局域表面等離子體共振增強(qiáng)作用可以有效的提高硅薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收，本文分別進(jìn)行了以下研究:
　　首先，利用時(shí)域有限差分FDTD方法計(jì)算分析了球形，半球形，錐形和立方形的四種不同形狀的金屬銀納米顆粒的散射特性，尤其對(duì)比了前散射部分特性。對(duì)比發(fā)現(xiàn):硅表面金屬納米顆粒的形狀、大小和有序的周期陣列對(duì)光吸收有很大的影響，同時(shí)分析計(jì)算得到硅層表面鈍化層厚度對(duì)于硅薄層的光吸收都有影響。
　　然后，借

3、助于金屬納米顆粒對(duì)于硅層光吸收譜的研究，優(yōu)化設(shè)計(jì)了在薄膜硅背部的背反射器，這種結(jié)構(gòu)，利用表面等離子體極化激元模式增加近紅外波段的光吸收。這種背反射結(jié)構(gòu)增加了全波范圍的光反射及近紅外波段范圍光的利用率，總體上提高了薄膜硅對(duì)光的吸收。再通過(guò)調(diào)節(jié)背部銀納米顆粒尺寸，周期等參數(shù)可以相應(yīng)有效地調(diào)節(jié)共振的波長(zhǎng)。
　　最后，利用前兩部分的研究，綜合各部分增加光吸收的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)出一種在硅上表面為錐形銀顆粒有序周期陣列減反層結(jié)構(gòu)和下表面為立方形