硅基薄膜太陽(yáng)能電池光吸收增強(qiáng)理論研究.pdf

1、對(duì)于高效的薄膜太陽(yáng)能電池，陷光結(jié)構(gòu)成為一個(gè)不可缺少的元素，它可以延長(zhǎng)光在吸收層中傳播的光程，從而增強(qiáng)太陽(yáng)能電池對(duì)光的吸收。實(shí)際的太陽(yáng)能電池材料吸收能力不同，直接導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的陷光結(jié)構(gòu)不同。為了獲得最佳的陷光結(jié)構(gòu)，需要從理論上對(duì)太陽(yáng)能電池吸收極限進(jìn)行分析，為設(shè)計(jì)合適的陷光結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。本文針對(duì)目前太陽(yáng)能電池中弱吸收材料和強(qiáng)吸收材料的特性，分別采用了不同的理論來(lái)分析電池內(nèi)部吸收情況，提出了對(duì)應(yīng)的陷光結(jié)構(gòu)。主要內(nèi)容如下：
　　針對(duì)弱吸收

2、材料，采用耦合導(dǎo)波模式理論分析了由于電池導(dǎo)波模式與入射光耦合引起的吸收極限，對(duì)不同陷光結(jié)構(gòu)的吸收增強(qiáng)極限進(jìn)行了理論分析和比較，總結(jié)出陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，并設(shè)計(jì)出最佳陷光結(jié)構(gòu)。通過(guò)嚴(yán)格耦合波分析法（RCWA）模擬該陷光結(jié)構(gòu)對(duì)晶體硅材料太陽(yáng)能電池在600 nm到1100nm長(zhǎng)波段內(nèi)的吸收增強(qiáng)，驗(yàn)證了這個(gè)陷光結(jié)構(gòu)有效性。
　　針對(duì)強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)問(wèn)題，用耦合泄漏模式共振理論方法（CLMT）對(duì)非晶硅和砷化鎵強(qiáng)吸收材料的吸收增強(qiáng)及晶體硅材

3、料在短波段的吸收進(jìn)行了研究，分析了材料的折射率與泄漏模式共振的輻射損失率之間的關(guān)系，提出了針對(duì)強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)了針對(duì)強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)的陷光結(jié)構(gòu)。
　　最后，結(jié)合了針對(duì)弱吸收材料和強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)的陷光結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，提出了針對(duì)整個(gè)太陽(yáng)光譜的陷光結(jié)構(gòu)有效折射率的設(shè)計(jì)原則。對(duì)于晶體硅基薄膜太陽(yáng)能電池吸收增強(qiáng)設(shè)計(jì)出了兩個(gè)滿足該原則的最佳陷光結(jié)構(gòu)：金字塔型和圓錐型陷光結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)陷光結(jié)構(gòu)使得硅基薄膜太陽(yáng)能電池在