貴金屬納米結(jié)構(gòu)改善薄膜硅太陽能電池性能的仿真.pdf

1、薄膜非晶硅太陽能電池的活性層厚度很?。ú蛔?微米），導(dǎo)致其對(duì)可見光尤其是紅光的陷光弱。非晶硅的帶隙1.7eV，導(dǎo)致紅外光子能量無法有效被吸收利用。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是一種能夠?qū)⒓t外光子能量轉(zhuǎn)換為可見光子能量的物質(zhì)，但是低照度激發(fā)下其發(fā)光效率極低，限制了其在薄膜非晶硅太陽能電池中的應(yīng)用。貴金屬納米結(jié)構(gòu)與特定波長(zhǎng)入射光相互作用的表面等離子體共振效應(yīng)，一方面在金屬附近形成場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度為原入射光場(chǎng)強(qiáng)數(shù)倍的局域近場(chǎng)，處于局域近場(chǎng)中的非晶硅對(duì)光的吸收將得到

2、增強(qiáng)。另一方面，貴金屬等離激元能夠?qū)ι限D(zhuǎn)換發(fā)光過程起調(diào)制作用，有望有效提高上轉(zhuǎn)換材料在低照度激發(fā)下的熒光強(qiáng)度。
　　本文在薄膜非晶硅太陽能電池的迎光面設(shè)計(jì)了納米銀球陣列，通過銀球?qū)θ肷涔馍⑸浜途钟蚪鼒?chǎng)進(jìn)一步提高電池活性層對(duì)AM1.5G中可見光能量的吸收程度。在底部設(shè)計(jì)了金納米棒陣列—上轉(zhuǎn)換材料復(fù)合襯底，用于將透射到活性層底部的AM1.5G的紅外光子能量轉(zhuǎn)換為可見輻射供活性層吸收利用。主要工作為以下幾點(diǎn):
　　(1)優(yōu)化了銀球

3、陣列的幾何結(jié)構(gòu)，使其陷光效果盡可能大。
　　(2)探究了表面銀球陣列對(duì)薄膜非晶硅太陽能電池的電學(xué)性能提升效果，從光吸收和載流子分離的角度分析了造成提升的緣故。
　　(3)研究了金納米棒和上轉(zhuǎn)換發(fā)光中心的相互作用過程，得出位于金納米棒附近的發(fā)光中心的熒光得到增強(qiáng)的環(huán)境條件。
　　(4)設(shè)計(jì)了金納米棒陣列和上轉(zhuǎn)換材料的襯底，并仿真了其對(duì)薄膜非晶硅電池的電功率輸出的提升效果，驗(yàn)證在自然光照射時(shí)上轉(zhuǎn)換材料用于光伏器件的可行性。