多尺度陷光結(jié)構(gòu)設計與制備研究.pdf

1、晶體硅太陽電池以其高效和無毒等特點一直在光伏市場占據(jù)主流地位。為了降低成本，硅吸收層設計厚度不斷降低。然而厚度降低的同時，也造成電池吸收效率降低，從而導致其轉(zhuǎn)換效率不高。采用陷光結(jié)構(gòu)來增強吸收效率是目前主流的技術(shù)之一。
　　本論文對現(xiàn)有的陷光結(jié)構(gòu)缺點進行了深入分析，提出了新型的多尺度陷光結(jié)構(gòu)，結(jié)合了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，并對提出結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計，以及進行了初步的制備研究。主要內(nèi)容如下：
　　首先，優(yōu)化了一維多尺度陷光結(jié)構(gòu)的面型參

2、數(shù)，該面型參數(shù)對應傅里葉級數(shù)的系數(shù)。優(yōu)化過后的短路電流密度相對單周期性結(jié)構(gòu)提升了62％，相對表面無序的陷光結(jié)構(gòu)提升了28%。同時該結(jié)構(gòu)有寬角譜吸收性質(zhì)，當入射角在正負60度范圍內(nèi)變化的情況下，多尺度結(jié)構(gòu)的吸收率波動幅度不超過15%。
　　然后，針對該新型陷光結(jié)構(gòu)自主編寫了仿真程序，能夠?qū)崿F(xiàn)目前部分商業(yè)程序無法實現(xiàn)的復雜結(jié)構(gòu)。同時在程序中集成優(yōu)化算法，通過最短的搜索路徑找出吸收效率最好的結(jié)構(gòu)面型。在此基礎(chǔ)上，將該程序集成簡單用戶界面

3、，用戶無需編寫代碼，輸入結(jié)構(gòu)參數(shù)即可輸出陷光能力最優(yōu)的結(jié)構(gòu)面型。
　　進一步的，在一維結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了二維多尺度陷光結(jié)構(gòu)，二維結(jié)構(gòu)的陷光能力進一步提升，短路電流密度相對于一維結(jié)構(gòu)提升了14.7%，680nm-1100nm的吸收率曲線和理論吸收極限重合，同時在300nm-800nm波段，±60度入射角范圍內(nèi)吸收率大于0.75。
　　最后，對多尺度陷光結(jié)構(gòu)進行了初步制備研究。利用干涉光刻，通過優(yōu)化工藝實驗得到了最佳曝