薄膜太陽能電池表面調制光柵設計及器件性能優(yōu)化研究.pdf

1、長久以來，能源的短缺以及由此產(chǎn)生的大氣污染一直是世界各國關注的焦點問題。目前，隨著世界范圍能源需求增加，礦物燃料等常規(guī)能源將在下個世紀內枯竭，尋找低成本、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的新能源是我們面臨的最大挑戰(zhàn)之一。因此必須發(fā)展和采用替代能源，特別是長期天然能源-太陽能。太陽能電池被認為是從太陽獲取能量的主要候選者。但是由于成本和光電轉換效率等因素極大地制約了太陽能電池產(chǎn)業(yè)大規(guī)模的發(fā)展。近年來，構筑先進硅太陽能電池的微結構帶動太陽能電池產(chǎn)業(yè)的復蘇，

2、減少批量生產(chǎn)成本的設計理念激發(fā)了科研工作者的興趣。
　　提高太陽能電池光電轉換效率的關鍵是增加器件對光子的吸收能力。同時，降低器件材料厚度能夠提高太陽能電池的經(jīng)濟性。基于這個出發(fā)點，本文以薄膜太陽能電池的光學設計為主要的研究內容，以嚴格耦合波理論（RCWA）為分析方法，設計具有衍射特性和陷光特性的光柵太陽能電池表面微結構，延長了光在太陽能電池內部的光學傳播路徑，以此提高了太陽能電池的光學吸收效率和光電流密度。本文主要內容為：

3、>　　首先，我們針對晶體硅太陽能電池上表面設計了三種不同結構的復合光柵模型，其結構參數(shù)利用嚴格耦合波衍射理論方法，在可見光和近紅外光譜范圍內進行優(yōu)化。計算了復合上表面調制光柵結構的光譜響應及其光電流密度。數(shù)值結果與理論分析表明，上表面復合調制光柵結構的陷光能力優(yōu)于傳統(tǒng)光柵結構，特別是在可見光等短波波段具有接近于理想的陷光能力，對提高光吸收和增強光電流具有重要的意義。
　　其次，在優(yōu)化的上表面復合光柵的基礎上設計了金字塔背柵模型，通