金屬納米銀等離子體對薄膜硅太陽能電池光吸收的影響研究.pdf

1、目前，硅基太陽能電池在商業(yè)化光伏市場上約占80％份額，但依然面臨兩大突出問題:降低成本和提高光電轉(zhuǎn)換效率。為了降低成本，研制的硅薄膜太陽能電池只有1-2μm，相比單晶硅太陽能電池300μm的厚度來說，大大減少了硅材料的使用。但是，隨著硅材料物理厚度的降低，直接影響著光電轉(zhuǎn)化效率降低。因此，為增加薄膜硅太陽能電池的光吸收，主要解決問題的方向是:首先，使更多的光陷在硅層內(nèi)，其次，增加進入硅層內(nèi)光的路徑長度，最后，增加近紅外波段的光吸收。最新

2、的研究表明，利用金屬等離子體的光散射和局域表面等離子體共振增強作用可以有效的提高硅薄膜太陽能電池的光吸收，本文分別進行了以下研究:
　　首先，利用時域有限差分FDTD方法計算分析了球形，半球形，錐形和立方形的四種不同形狀的金屬銀納米顆粒的散射特性，尤其對比了前散射部分特性。對比發(fā)現(xiàn):硅表面金屬納米顆粒的形狀、大小和有序的周期陣列對光吸收有很大的影響，同時分析計算得到硅層表面鈍化層厚度對于硅薄層的光吸收都有影響。
　　然后，借

3、助于金屬納米顆粒對于硅層光吸收譜的研究，優(yōu)化設(shè)計了在薄膜硅背部的背反射器，這種結(jié)構(gòu)，利用表面等離子體極化激元模式增加近紅外波段的光吸收。這種背反射結(jié)構(gòu)增加了全波范圍的光反射及近紅外波段范圍光的利用率，總體上提高了薄膜硅對光的吸收。再通過調(diào)節(jié)背部銀納米顆粒尺寸，周期等參數(shù)可以相應(yīng)有效地調(diào)節(jié)共振的波長。
　　最后，利用前兩部分的研究，綜合各部分增加光吸收的優(yōu)勢，優(yōu)化設(shè)計出一種在硅上表面為錐形銀顆粒有序周期陣列減反層結(jié)構(gòu)和下表面為立方形