用于薄膜太陽能電池的碳基光子晶體背反射器研究.pdf

1、能源和環(huán)境問題是近十幾年來世界關(guān)注的焦點，為了實現(xiàn)能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，世界各國都將光伏發(fā)電作為發(fā)展的重點。當(dāng)今，超過90％的光伏市場被Si基太陽能電池主宰。Si太陽能電池由于原材料豐富，工藝技術(shù)成熟，光電性能穩(wěn)定使其在未來的光伏市場仍占據(jù)優(yōu)勢地位。但是由于成本比較高，電池的價格昂貴，很難促進民用。為了適應(yīng)太陽能電池的高效率、低成本、大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展的需要，最有效的辦法是發(fā)展薄膜太陽能電池。但是由于電池厚度的減薄而造成的光透射損失嚴(yán)重，

2、降低了電池的轉(zhuǎn)換效率，因此有效地背反射設(shè)計對于獲得高效率電池是十分必要的。
　　 含金屬的傳統(tǒng)背反射器的吸收問題較嚴(yán)重，影響了背反射器的效率，而基于波動光學(xué)的光子晶體反射性能良好。由于頻率落在能隙范圍內(nèi)的電磁波無法穿透，一維光子晶體的反射率較高。它克服了金屬反射器的吸收問題，又可以通過改變材料的折射率或厚度來調(diào)整能隙位置。
　　 本文利用光學(xué)薄膜模擬軟件Essential Macleod和射頻等離子體化學(xué)氣相沉積RF-P

3、ECVD制備與研究a-Si∶H/a-C一維光子晶體的性質(zhì)，并利用紫外可見分光光度計、掃描電子顯微鏡(SEM)等對所制備的樣品進行測試和表征。具體內(nèi)容包括:
　　 1、利用光學(xué)薄膜模擬軟件Essential Macleod研究了一維光子晶體多層膜的最外層和最底層材料折射率的高低對反射性能的影響。研究結(jié)果顯示:一維光子晶體結(jié)構(gòu)常為四分之一波長膜系并且膜系兩邊的最外層為高折射率介質(zhì)層，這樣結(jié)構(gòu)的反射率一般比較高。
　　 2、采

4、用光學(xué)薄膜模擬軟件——Essential Macleod研究了一維光子晶體高反射帶的展寬方法。展寬高反射帶的一個有效的方法是將兩個中心波長不同的一維光子晶體進行組合。這兩種一維光子晶體都采用四分之一波長多層膜系且膜系兩邊都是高折射率介質(zhì)膜層，而且組成光子晶體的多層膜都采用奇數(shù)層。如果將其直接疊加在一起，高反射帶展寬了，但是在高反射帶的中心位置處會出現(xiàn)一個透射率峰值。若在兩個中心波長不同的一維光子晶體之間加進一層光學(xué)厚度為1/4平均波長的

5、低折射率介質(zhì)層，該組合的光子晶體反射曲線是一寬闊的平頂?shù)那€，沒有出現(xiàn)透射率峰值，并不影響反射帶的展寬。
　　 3、采用RF-PECVD設(shè)備在實驗上制備了兩個不同中心波長的a-Si∶H/a-C一維光子晶體（P1和P2）和在兩種一維光子晶體之間加進一層低折射率層而構(gòu)成的調(diào)制光子晶體(P1+P2)，反應(yīng)氣源為硅烷和甲烷，交替沉積a-Si∶H和a-C膜層。測試其反射譜可以發(fā)現(xiàn)第一個一維光子晶體P1在600-900nm波段的反射率近乎1