基于光柵結構和金屬表面等離子體效應的太陽能電池結構的優(yōu)化設計.pdf

1、太陽能電池通過利用光電效應使光能轉換成電能，是目前緩解能源緊缺問題、產(chǎn)生綠色新能源的主要方法。然而，太陽能電池的光電轉換率過低和生產(chǎn)成本過高成為限制太陽能電池廣泛使用的最大瓶頸。現(xiàn)階段對于太陽能電池的研究歸結為以下兩方面：一是通過研究和開發(fā)新型太陽能電池材料以提高光電轉換率；二是在現(xiàn)有材料的基礎上，通過設計太陽能電池窗口層、吸收層和背反層結構，來提高太陽能電池的光電轉換率及性價比。
　　本文主要對太陽能電池吸收層的結構進行設計與優(yōu)

2、化，研究內(nèi)容分為兩大部分：
　　(1)在碲化鎘吸收層設計多種光柵結構，通過計算太陽能電池的吸收率，對光柵填充比和刻槽深度進行優(yōu)化，設計出新型的單、雙填充比矩形光柵結構，并運用有限元法對其在250nm~1000nm太陽光波長范圍內(nèi)的吸收率進行了研究。結果表明：相比于平板型結構，單填充比和雙填充比矩形光柵結構的光吸收率均有較大的提高。雙填充比矩形光柵在整個可見光范圍內(nèi)的吸收率整體得到提高，其對可見光的平均吸收率相比于平板型至少提高10

3、％?？梢娡ㄟ^設計太陽能電池吸收層的結構，入射光在光柵內(nèi)的隨機反射增大了光在太陽能電池中的作用時間和傳播距離，大大提高了太陽能電池的光電轉換率。
　　(2)在砷化鎵光柵結構中加入金屬納米顆粒，利用金屬粒子與介質(zhì)接觸面形成的表面等離子體效應，將太陽光高度局域在砷化鎵光電轉換層內(nèi)，以提高太陽能電池的吸收效率。通過對不同形狀（矩形、三角形和球形）和尺寸的金(Au)納米顆粒填充時太陽能電池吸收率的研究和分析，發(fā)現(xiàn)在入射波長為250nm~45