基于太陽光譜的光伏電池減反結(jié)構(gòu)的理論分析.pdf

1、本論文主要進(jìn)行了光伏電池減反射亞波長(zhǎng)光柵的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)和光柵形狀的理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬。研究?jī)?nèi)容包括一維單臺(tái)階和多臺(tái)階矩形光柵、一維類光譜光柵和二維光柵的減反射分析，具體內(nèi)容及主要結(jié)果如下：
　　1、在得到亞波長(zhǎng)光柵的反射率公式及決定光柵最小反射率的各重要參數(shù)（占空比、刻蝕深度）的表達(dá)式的基礎(chǔ)上，通過MATLAB模擬找到了一維單臺(tái)階矩形亞波長(zhǎng)光柵在可見光范圍內(nèi)平均最佳減反射效果的參數(shù)組合：基底材料的折射率為1.30，占空比為0.46

2、，刻蝕深度為150nm。用遞推法編程模擬了一維多臺(tái)階光柵系統(tǒng)的反射率隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系，結(jié)果表明：隨著刻蝕層數(shù)的增加，光柵反射率波動(dòng)幅度隨波長(zhǎng)變化減小，當(dāng)刻蝕層數(shù)達(dá)到某一數(shù)值（光柵基底材料確定）時(shí)，反射率波動(dòng)幅度不再減小，而是逐漸趨于一個(gè)定值。為了得到更好的減反效果，我們進(jìn)一步對(duì)光柵刻蝕部分進(jìn)行減反處理，在保持光柵減反射效果不變的基礎(chǔ)上，由干涉相消理論推導(dǎo)出太陽電池材料折射率為1.69，并得到光柵刻蝕部分在可見光范圍的平均反射率為0.00

3、55。與未處理的情況相比反射率降低了96.5％，由此我們提出了斜面狀臺(tái)階光柵的設(shè)想。
　　2、從二維光柵等效折射率的近似方法出發(fā)，計(jì)算了二維光柵反射率。結(jié)果表明：在太陽全光譜范圍內(nèi)，二維光柵的平均減反射效果優(yōu)于一維光柵，但在可見光范圍內(nèi)一維光柵的減反射效果比較好，即在紅外波段二維光柵的減反效果突出。當(dāng)二維正方形光柵占空比滿足f=[n0/(n0+nb)]1/2二維長(zhǎng)方形光柵的占空比滿足fx×fy=n0/(n0+nb)時(shí)，反射率最小。