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文檔簡介
1、硅薄膜太陽能電池是一種以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ),將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。具有制作成本低、污染小、潛力巨大等優(yōu)勢。然而,傳統(tǒng)硅薄膜太陽能電池的光吸收效率較低。因此,本文針對如何提高硅薄膜太陽能電池的光吸收效率,提出了一種在改變光柵形狀的基礎(chǔ)上添加Ag納米線的解決方案。其中,光柵方面本文研究了不同形狀的光柵對電池結(jié)構(gòu)光吸收的影響,并對每種結(jié)構(gòu)的光柵高度進(jìn)行優(yōu)化。在確定了每種結(jié)構(gòu)的最佳高度后引入Ag納米線陣列,并考慮Ag納米線的橫截面積、分布密度
2、以及形狀等因素對太陽能電池結(jié)構(gòu)光吸收效率的影響。通過仿真計算,得出多影響因素下最佳結(jié)果,同時分析了它們的吸收光譜和吸收增強(qiáng)機(jī)理。
在光柵研究方面,本文分析了三角形、矩形、正弦光柵以及三種光柵進(jìn)行排列組合后的混合光柵對太陽能電池光吸收的影響。由于Si吸收層體積不同對太陽能結(jié)構(gòu)光吸收效率有非常顯著的影響,為了消除由于改變Si吸收層體積而對太陽能電池模型光吸收效率的影響,在優(yōu)化過程中每種光柵結(jié)構(gòu)都只對光柵高度進(jìn)行了優(yōu)化分析。仿真結(jié)果
3、表明:(1)三角形、矩形和正弦光柵對太陽能電池模型光吸收都有一定的增強(qiáng)。其中,三角形和正弦光柵具有減反效果好的優(yōu)勢,而矩形光柵模型中出現(xiàn)效果比較好的Febry-Perot(F-P)模式。(2)三角形和正弦光柵對太陽能電池模型光吸收效率的增強(qiáng)效果要比矩形光柵好。因此,在后光柵設(shè)計中,優(yōu)先選擇三角形和正弦光柵。(3)在優(yōu)化光柵高度的工作中,每種光柵結(jié)構(gòu)的最佳高度均不相同。(4)在混合光柵模型光柵高度的研究中得出,單一模型最佳高度混合得到混合
4、光柵模型其短路電流密度不一定大于三種光柵統(tǒng)一高度下的最優(yōu)模型。
在控制了每種模型Si吸收層體積占總體積的比例為固定值的前提下,將規(guī)則分布的Ag納米線陣列添加至每種模型的Ag-Si交界處,并分析了這些含有Ag納米線陣列的太陽能電池模型的光吸收。Ag納米線陣列的研究主要考慮了三個因素:形狀、橫截面積和分布密度。通過計算得出:(1)納米線在一定的橫截面積、分布密度下對太陽能電池模型的光吸收有明顯的增強(qiáng)效果;(2)圓形Ag納米線陣列對
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