基于銀微納結(jié)構(gòu)的薄膜太陽(yáng)能電池陷光性能研究.pdf

1、薄膜太陽(yáng)能電池具有制造成本低，載流子的體復(fù)合較小的優(yōu)點(diǎn)，但是由于其厚度只有幾百納米到幾微米，不能有效利用半導(dǎo)體近帶隙附近的光子能量，所以就必須用到陷光技術(shù)來增加光吸收。金屬微納結(jié)構(gòu)的表面等離子體激元效應(yīng)具有近場(chǎng)增強(qiáng)和表面局域的性質(zhì)，可以將光強(qiáng)烈的聚集在金屬納米顆粒周圍，從而增強(qiáng)光吸收?；谏鲜霰尘?，本文利用基于有限元原理的Comsol Multiphysics仿真軟件計(jì)算并系統(tǒng)地研究了金屬微納結(jié)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)能電池陷光增效的影響。
　　

2、首先，采用Comsol Multiphysics仿真軟件以單晶硅為襯底，將球形銀納米陣列加在襯底的不同位置，計(jì)算了電池的反射率、透射率、吸收率、轉(zhuǎn)換效率，并與相同厚度的單晶硅進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)銀納米陣列位于電池的頂部時(shí)，電池的反射率明顯下降，光的透過率(吸收率與透射率的和)明顯提高，陷光效果較好。
　　其次，將球形銀納米陣列加在硅基底頂部，研究了粒子半徑與陣列周期變化對(duì)電池性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)粒子半徑大于80nm，陣列周期是半徑的4-

3、6倍時(shí)，陷光效果較好。
　　再次，研究了金屬背反射層的加入對(duì)電池光吸收性能的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)在電池底部加上厚度70nm的平板金屬背反層后，電池的透射率幾乎降為0，吸收率和轉(zhuǎn)換效率有所提高，但同時(shí)反射率也會(huì)增大；當(dāng)在電池底部加上圖案化的背反射層后，電池的反射率降低，吸收率和轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高。
　　最后，在電池底部加上圖案化的背反射層，又進(jìn)一步研究了電池頂部金屬納米粒子高度變化對(duì)電池光吸收性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)納米粒子的形狀為接近球形