硅基薄膜太陽能電池光吸收增強理論研究.pdf

1、對于高效的薄膜太陽能電池，陷光結構成為一個不可缺少的元素，它可以延長光在吸收層中傳播的光程，從而增強太陽能電池對光的吸收。實際的太陽能電池材料吸收能力不同，直接導致對應的陷光結構不同。為了獲得最佳的陷光結構，需要從理論上對太陽能電池吸收極限進行分析，為設計合適的陷光結構提供理論依據(jù)。本文針對目前太陽能電池中弱吸收材料和強吸收材料的特性，分別采用了不同的理論來分析電池內部吸收情況，提出了對應的陷光結構。主要內容如下：
　　針對弱吸收

2、材料，采用耦合導波模式理論分析了由于電池導波模式與入射光耦合引起的吸收極限，對不同陷光結構的吸收增強極限進行了理論分析和比較，總結出陷光結構的設計原則，并設計出最佳陷光結構。通過嚴格耦合波分析法（RCWA）模擬該陷光結構對晶體硅材料太陽能電池在600 nm到1100nm長波段內的吸收增強，驗證了這個陷光結構有效性。
　　針對強吸收材料吸收增強問題，用耦合泄漏模式共振理論方法（CLMT）對非晶硅和砷化鎵強吸收材料的吸收增強及晶體硅材

3、料在短波段的吸收進行了研究，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系，提出了針對強吸收材料吸收增強陷光結構的設計原則。設計了針對強吸收材料吸收增強的陷光結構。
　　最后，結合了針對弱吸收材料和強吸收材料吸收增強的陷光結構設計原則，提出了針對整個太陽光譜的陷光結構有效折射率的設計原則。對于晶體硅基薄膜太陽能電池吸收增強設計出了兩個滿足該原則的最佳陷光結構：金字塔型和圓錐型陷光結構。這兩個陷光結構使得硅基薄膜太陽能電池在