微納結構提高光伏與LED器件效率研究.pdf

1、由于微納結構所具備的各種光學特性，使得它能在光電器件中被廣泛引入以實現(xiàn)其的性能的改進。本論文研究關注能源的高效利用，以光伏和LED器件為研究對象，綜合考慮目前微納加工主要技術手段來提升薄膜硅太陽能電池和集成LED器件效率。
　　論文實驗研究之外，先用計算機模擬計算的方式，在嚴格耦合波分析的算法下分析計算了各種典型周期性光柵的衍射特性。并將這種模擬的衍射現(xiàn)象引入到薄膜硅太陽能電池的設計上，提升光伏器件對太陽光的吸收能力。在對太陽能電

2、池的模擬研究部分，對非晶硅薄膜太陽能電池引入波浪形光柵的設計?；诙S模型下模擬計算了非晶硅薄膜太陽能電池對 AM1.5太陽譜的吸收特性，分析出當波浪形光柵周期設定在0.5μm時相對平整的參考電池模型有最大46.44%的吸收提高。而在三維模擬下對薄膜晶硅太陽能電池中引入六角密排拱陣列設計出基于六角密排拱陣列的薄膜晶硅太陽電池。通過模擬計算引入了六角密排拱陣列的薄膜晶硅太陽能電池吸收性能，并分析出陣列最佳周期值在0.70μm時相對參考電池

3、模型最大吸收提高達到45.13%。
　　本論文的實驗研究部分主要實施微陣列結構的加工制備，以及將制備出的微陣列引入到相關器件上。這部分研究詳細介紹了玻璃襯底上制備微球孔陣列的工藝流程和PSS工藝以及從PSS工藝制得的藍寶石上復制微陣列結構的工藝流程，并且對制備出的微陣列進行了表征、光學測量和材料表面性能測試。玻璃基底上制備的微球孔陣列引入到非晶硅薄膜太陽能電池的前襯入光面后實現(xiàn)了太陽能電池性能的提升，短路電流增加了7.66%，最大

4、轉換效率提高了5.33%。PDMS上復制出的微錐孔陣列引入到非晶硅薄膜太陽能電池上也實現(xiàn)了短路電流7.97%的增加和最大轉換效率8.8%的提升。在對集成LED器件封裝工藝的研究中，引入微陣列到器件的封裝聚合物上的方式實現(xiàn)了器件出光效率的提升。在同種測試條件下表面帶有微陣列結構封裝的集成LED器件比常規(guī)封裝的器件不同注入電流下器件發(fā)光效率提高23.41%-24.43%，輻射效率提高22.24%-23.94。
　　全文所研究內容均與微

5、納結構光學特性密切相關，實驗中所用技術以低成本工藝為主并考慮器件的兼容性。論文主要創(chuàng)新點包括：利用計算機模擬的方式設計了兩種帶微納結構的薄膜硅太陽能電池模型，分析了基于低深寬比微納結構的薄膜太陽能電池吸收性能；根據非晶硅薄膜太陽能電池的結構特性，引入微陣列結構在太陽能電池的前襯入光面，實現(xiàn)光伏器件更加有效的吸收太陽光，提升了器件的轉換效率；根據集成LED器件的封裝特點，在封裝聚合物上引入微陣列結構實現(xiàn)了出光效率的提升。隨著微納加工技術的