多尺度陷光結構設計與制備研究.pdf

1、晶體硅太陽電池以其高效和無毒等特點一直在光伏市場占據(jù)主流地位。為了降低成本，硅吸收層設計厚度不斷降低。然而厚度降低的同時，也造成電池吸收效率降低，從而導致其轉換效率不高。采用陷光結構來增強吸收效率是目前主流的技術之一。
　　本論文對現(xiàn)有的陷光結構缺點進行了深入分析，提出了新型的多尺度陷光結構，結合了現(xiàn)有結構的優(yōu)點，并對提出結構進行了優(yōu)化設計，以及進行了初步的制備研究。主要內容如下：
　　首先，優(yōu)化了一維多尺度陷光結構的面型參

2、數(shù)，該面型參數(shù)對應傅里葉級數(shù)的系數(shù)。優(yōu)化過后的短路電流密度相對單周期性結構提升了62％，相對表面無序的陷光結構提升了28%。同時該結構有寬角譜吸收性質，當入射角在正負60度范圍內變化的情況下，多尺度結構的吸收率波動幅度不超過15%。
　　然后，針對該新型陷光結構自主編寫了仿真程序，能夠實現(xiàn)目前部分商業(yè)程序無法實現(xiàn)的復雜結構。同時在程序中集成優(yōu)化算法，通過最短的搜索路徑找出吸收效率最好的結構面型。在此基礎上，將該程序集成簡單用戶界面

3、，用戶無需編寫代碼，輸入結構參數(shù)即可輸出陷光能力最優(yōu)的結構面型。
　　進一步的，在一維結構優(yōu)化結果的基礎上，構建了二維多尺度陷光結構，二維結構的陷光能力進一步提升，短路電流密度相對于一維結構提升了14.7%，680nm-1100nm的吸收率曲線和理論吸收極限重合，同時在300nm-800nm波段，±60度入射角范圍內吸收率大于0.75。
　　最后，對多尺度陷光結構進行了初步制備研究。利用干涉光刻，通過優(yōu)化工藝實驗得到了最佳曝