硅基薄膜太陽能電池光吸收增強(qiáng)理論研究.pdf

1、對于高效的薄膜太陽能電池，陷光結(jié)構(gòu)成為一個不可缺少的元素，它可以延長光在吸收層中傳播的光程，從而增強(qiáng)太陽能電池對光的吸收。實(shí)際的太陽能電池材料吸收能力不同，直接導(dǎo)致對應(yīng)的陷光結(jié)構(gòu)不同。為了獲得最佳的陷光結(jié)構(gòu)，需要從理論上對太陽能電池吸收極限進(jìn)行分析，為設(shè)計合適的陷光結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。本文針對目前太陽能電池中弱吸收材料和強(qiáng)吸收材料的特性，分別采用了不同的理論來分析電池內(nèi)部吸收情況，提出了對應(yīng)的陷光結(jié)構(gòu)。主要內(nèi)容如下：
　　針對弱吸收

2、材料，采用耦合導(dǎo)波模式理論分析了由于電池導(dǎo)波模式與入射光耦合引起的吸收極限，對不同陷光結(jié)構(gòu)的吸收增強(qiáng)極限進(jìn)行了理論分析和比較，總結(jié)出陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則，并設(shè)計出最佳陷光結(jié)構(gòu)。通過嚴(yán)格耦合波分析法（RCWA）模擬該陷光結(jié)構(gòu)對晶體硅材料太陽能電池在600 nm到1100nm長波段內(nèi)的吸收增強(qiáng)，驗(yàn)證了這個陷光結(jié)構(gòu)有效性。
　　針對強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)問題，用耦合泄漏模式共振理論方法（CLMT）對非晶硅和砷化鎵強(qiáng)吸收材料的吸收增強(qiáng)及晶體硅材

3、料在短波段的吸收進(jìn)行了研究，分析了材料的折射率與泄漏模式共振的輻射損失率之間的關(guān)系，提出了針對強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。設(shè)計了針對強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)的陷光結(jié)構(gòu)。
　　最后，結(jié)合了針對弱吸收材料和強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)的陷光結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，提出了針對整個太陽光譜的陷光結(jié)構(gòu)有效折射率的設(shè)計原則。對于晶體硅基薄膜太陽能電池吸收增強(qiáng)設(shè)計出了兩個滿足該原則的最佳陷光結(jié)構(gòu)：金字塔型和圓錐型陷光結(jié)構(gòu)。這兩個陷光結(jié)構(gòu)使得硅基薄膜太陽能電池在