基于嚴格耦合波分析法對硅基薄膜太陽能電池光學(xué)設(shè)計的研究.pdf

1、本文以薄膜太陽能電池的光學(xué)設(shè)計為主要的研究內(nèi)容，以嚴格耦合波理論為分析方法，采用具有衍射特性的光柵和陷光特性的光子晶體的太陽能電池結(jié)構(gòu)，延長了太陽能電池的光學(xué)路徑，增加了太陽能電池光吸收。本文主要內(nèi)容為:
　　本文設(shè)計了一種矩形衍射光柵，采用的材料是導(dǎo)電材料氧化錫銦(ITO)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)屎用嚴格耦合波方法(RCWA)進行優(yōu)化。隨著不同的占空比和槽深度的衍射效率分別在TM偏振和TE偏振下的情況進行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TE偏振下的衍射效率優(yōu)

2、于TM偏振下的衍射效率，因此本文對光柵結(jié)構(gòu)的衍射屬性的討論選擇TE模的情況。優(yōu)化后的矩形ITO衍射光柵在TE偏振下，波長為0.6155～0.63um的范圍內(nèi)，入射角度在27-31°范圍內(nèi)，其衍射效率均可達到90％以上。
　　設(shè)計了一種異型布拉格背反射器(IDBR)結(jié)構(gòu)的多晶硅薄膜太陽能電池，通過平面波展開法(PWM)和RCWA對背反射器的能帶和電池結(jié)構(gòu)的光吸收分別進行了分析討論。結(jié)果表明:在TM偏振下，400～700nm波長范圍內(nèi)

3、優(yōu)化后的電池結(jié)構(gòu)的光吸收平均在90％左右;在TE偏振下，優(yōu)化后的電池在400～700nm波長范圍內(nèi)的光吸收也比較高。太陽能電池中采用該異型布拉格結(jié)構(gòu)的背反射器可以拓寬太陽電池對太陽光的反射波段，可以增加光吸收，可以提高太陽電池俘光能力。
　　設(shè)計了一種新型嵌套三角光柵結(jié)構(gòu)的非晶硅薄膜太陽能電池，利用嚴格耦合波方法分別對太陽能電池的ITO層、a_Si層、ZnO層、Ag層進行了優(yōu)化設(shè)計，并計算了結(jié)構(gòu)優(yōu)化后太陽能電池的光吸收。計算結(jié)果表

4、明:太陽能電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的ITO增透膜與同等厚度平坦的ITO增透膜相比較，吸收率平均提高了25％左右。采用具有周期性光柵結(jié)構(gòu)的太陽能電池，太陽能電池的吸收率被提高了，尤其是在0.6-0.84μm的長波段，吸收率的增強在21.15-48.13％。此外，在0.3-0.84μm的寬頻全角范圍內(nèi)，優(yōu)化后的太陽能電池的吸收率均在90％左右;在入射波長分別為0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm，入射角為0-70°范圍內(nèi)，該結(jié)構(gòu)的太陽能電池