金屬納米等離子體增強(qiáng)硅薄膜太陽(yáng)能電池光吸收.pdf

1、傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池面臨的兩大突出問題就是降低太陽(yáng)能電池成本和提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率,目前商品化的太陽(yáng)能電池主要以硅材料為主,硅基太陽(yáng)能電池占現(xiàn)在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)的80％。而傳統(tǒng)的單晶硅太陽(yáng)能電池厚度大約在180-300mm,而硅薄膜太陽(yáng)能電池只有幾微米,大大減少了硅材料的消耗從而降低了太陽(yáng)能電池的成本,但是Si材料厚度的減小會(huì)降低Si薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率,最新的研究表明,利用金屬等離子體的光散射和局域等離共振產(chǎn)生的場(chǎng)增強(qiáng)光聚集

2、作用可以有效的提高硅薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收,本文分別進(jìn)行了以下研究:
　　1.為了研究金屬納米顆粒增強(qiáng)硅薄膜太陽(yáng)能電池,首先利用時(shí)域有限差分FDTD方法計(jì)算分析了球形,方形,金字塔形三種形狀金屬Ag納米顆粒的局域等離共振的消光特性,并發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)硅表面金屬納米顆粒形狀和大小,表面SiO2鈍化層厚度對(duì)于硅薄層的光吸收都有影響,并發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)納米顆粒的粒徑大小,可以使硅層的光吸收譜紅移,提高紅外波段的光吸收。
　　2.借助于金屬納米

3、顆粒對(duì)于硅層光吸收譜的研究,首先設(shè)計(jì)了上表面球納米列陣下表面方形納米列陣硅薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu),計(jì)算發(fā)現(xiàn)球粒徑和方形顆粒邊長(zhǎng)可以影響太陽(yáng)能電池的光吸收,通過優(yōu)化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)的光吸收效率增強(qiáng)。
　　3.利用二維亞波長(zhǎng)光柵的減反和光衍射作用,本文進(jìn)一步提出了一種亞波長(zhǎng)凹面光柵和金屬納米等離顆粒結(jié)合的薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu),理論分析表明:這種二維表面凹槽周期結(jié)構(gòu)可有效降低太陽(yáng)光表面的反射系數(shù),特別是通過調(diào)節(jié)半圓形凹槽的半徑,