利用光學(xué)超材料提高CdTe-CdS薄膜光吸收的研究.pdf

1、超材料（Metamaterial）可以通過(guò)設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電磁特性，是一種新型人工材料。通過(guò)設(shè)計(jì)超材料亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)單元及尺寸，可以調(diào)控超材料的磁諧振特性，可以使其在一段波長(zhǎng)范圍的電磁場(chǎng)作用下都產(chǎn)生較強(qiáng)的局域場(chǎng)效應(yīng)。以前學(xué)者利用超材料提高薄膜太陽(yáng)能電池吸收層光的強(qiáng)吸收主要集中在微波波段或紅外波段，對(duì)可見光波段太陽(yáng)光的吸收增強(qiáng)研究較少。此外，他們?cè)O(shè)計(jì)的電池結(jié)構(gòu)金屬成分不連續(xù)，因此不能直接用來(lái)作太陽(yáng)能電池的電極，實(shí)用性不高。鑒于此

2、，本文設(shè)計(jì)了兩種光柵超材料結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，并系統(tǒng)計(jì)算和分析了利用光柵超材料提高CdTe薄膜吸收可見光效率的原因。
　　本課題首先利用射頻磁控濺射在低功率、高功率兩種工藝參數(shù)下制備了CdS和CdTe薄膜，并對(duì)制備獲得的薄膜進(jìn)行了XRD、SEM性能和橢偏表征?；趯?shí)驗(yàn)和理論，分析了濺射功率和濺射氣壓對(duì)CdS和CdTe薄膜結(jié)晶性能、形貌結(jié)構(gòu)的影響，并討論了腐蝕對(duì)制備的CdTe薄膜性能的影響。接著利用電子束蒸鍍制備了Ag薄膜，

3、并對(duì)Ag薄膜進(jìn)行了SEM和橢偏表征。
　　根據(jù)超材料電磁諧振理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了單光柵超材料結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽(yáng)能電池和雙光柵超材料結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，然后運(yùn)用軟件仿真分別計(jì)算了光柵結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽(yáng)能電池和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽(yáng)能電池的吸收層CdTe對(duì)500~900nm波段可見光的吸收效率，并作比較分析。論文分析了光柵寬度、光柵厚度以及CdTe厚度對(duì)單光柵超材料結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽(yáng)能電池吸收層CdTe對(duì)500~900nm