基于光柵結(jié)構(gòu)和金屬表面等離子體效應(yīng)的太陽能電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、太陽能電池通過利用光電效應(yīng)使光能轉(zhuǎn)換成電能，是目前緩解能源緊缺問題、產(chǎn)生綠色新能源的主要方法。然而，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率過低和生產(chǎn)成本過高成為限制太陽能電池廣泛使用的最大瓶頸?，F(xiàn)階段對(duì)于太陽能電池的研究歸結(jié)為以下兩方面：一是通過研究和開發(fā)新型太陽能電池材料以提高光電轉(zhuǎn)換率；二是在現(xiàn)有材料的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)太陽能電池窗口層、吸收層和背反層結(jié)構(gòu)，來提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率及性價(jià)比。
　　本文主要對(duì)太陽能電池吸收層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)

2、化，研究內(nèi)容分為兩大部分：
　　(1)在碲化鎘吸收層設(shè)計(jì)多種光柵結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算太陽能電池的吸收率，對(duì)光柵填充比和刻槽深度進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出新型的單、雙填充比矩形光柵結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用有限元法對(duì)其在250nm~1000nm太陽光波長范圍內(nèi)的吸收率進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：相比于平板型結(jié)構(gòu)，單填充比和雙填充比矩形光柵結(jié)構(gòu)的光吸收率均有較大的提高。雙填充比矩形光柵在整個(gè)可見光范圍內(nèi)的吸收率整體得到提高，其對(duì)可見光的平均吸收率相比于平板型至少提高10

3、％?？梢娡ㄟ^設(shè)計(jì)太陽能電池吸收層的結(jié)構(gòu)，入射光在光柵內(nèi)的隨機(jī)反射增大了光在太陽能電池中的作用時(shí)間和傳播距離，大大提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率。
　　(2)在砷化鎵光柵結(jié)構(gòu)中加入金屬納米顆粒，利用金屬粒子與介質(zhì)接觸面形成的表面等離子體效應(yīng)，將太陽光高度局域在砷化鎵光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)，以提高太陽能電池的吸收效率。通過對(duì)不同形狀（矩形、三角形和球形）和尺寸的金(Au)納米顆粒填充時(shí)太陽能電池吸收率的研究和分析，發(fā)現(xiàn)在入射波長為250nm~45