薄膜太陽能電池的二元光柵結構.pdf

1、薄膜太陽能電池具有材料用量少，結構靈活，易于規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)勢，有著廣闊的市場前景，一直是光伏技術的主要研究方向。由于薄膜太陽能電池的有源層較薄，難以實現(xiàn)對入射太陽光的充分吸收。在薄膜太陽能電池表面刻蝕光柵結構，利用光柵的衍射增加有源層的光傳播距離，能有效提高薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，目前人們主要采取在透明導電膜和硅基薄膜間刻蝕各種刻槽形貌的相位光柵結構，其工藝簡單，實用性強，一直是人們研究的熱點。
　　相位光柵刻槽形貌通常為矩

2、形，但是這種光柵只能在某一波長附近具有較高的衍射效率。薄膜太陽能電池有很寬的工作波段，如何提高全波段光衍射效率，尤其是長波長區(qū)域的衍射效率。成為薄膜太陽電池光柵結構的一個重要研究內(nèi)容。20世紀80年代中期出現(xiàn)的二元光學為解決上述問題提供了一個新的發(fā)展思路。二元光學是基于光波衍射理論發(fā)展起來的一個新興光學分支，是光學與微電子技術相互滲透、交叉而形成的前沿學科。實驗和計算結果均表明，三角形形貌光柵與常規(guī)矩形形貌光柵相比具有更高衍射效率，但其

3、光柵中斜面刻蝕工藝不易于形成工業(yè)化生產(chǎn)。在二元光學技術中，光柵以臺階狀輪廓來近似三角形光柵斜面，已形成了完整的設計方法和制作工藝。本文我們將二元光柵引入到薄膜太陽能電池的光柵結構中，對不同階次二元光柵在可見和近紅外波段的衍射效率進行研究。計算結果表明，二元光柵能夠在整個波段具有高的衍射效率，將這種光柵結構應用于薄膜太陽能電池，能夠進一步提高薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
　　論文提出了采用二元光柵結構提高太陽能薄膜衍射效率的技術方法。