二維光學(xué)微結(jié)構(gòu)光反射特性的研究及其在硅基太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類對能源的依賴度越來越高。而人類目前使用的能源是化石能源如煤、天然氣、石油等，這些能源都是不可再生能源。一方面，截至本世紀(jì)中葉，據(jù)估計(jì)全世界的能源消耗總量將比本世紀(jì)初的消耗總量預(yù)計(jì)增加一倍，能源枯竭的危機(jī)即將到來。另一方面，化石能源燃燒釋放出大量溫室氣體和其他有毒氣體，這對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的破壞。在當(dāng)前形勢下，世界各國都在致力于如何應(yīng)對和解決人類社會面臨的能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境污染問題。太陽能電池是將

2、太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，相對于即將消耗完的化石能源來說，由于其取之不盡、功率巨大、使用清潔安全、可就地取材，不受地理位置的影響等優(yōu)點(diǎn)成為替代化石能源的首選。作為太陽能利用的最佳途徑之一，太陽能電池的研究開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)及市場開拓方面成為世界各國特別是發(fā)達(dá)國家激烈競爭的主要熱點(diǎn)。
　　而由于太陽能電池存在電學(xué)損失和光學(xué)損失，使得電池的光電轉(zhuǎn)換效率受到限制。其中光學(xué)損失可以分為遮擋損失、表面反射損失以及電池材料的光譜效應(yīng)損失。

3、為提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，針對太陽能電池存在的表面反射問題，本文立足硅基太陽能電池減小表面反射損耗，以便在理想的光頻范圍內(nèi)獲得低反射特性。
　　論文的主要內(nèi)容包括:
　　1、在硅基太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)之上，對當(dāng)前硅基太陽能電池抗反射層的研究背景進(jìn)行介紹，探討了傳統(tǒng)抗反射層的優(yōu)點(diǎn)與缺陷。并針對目前微細(xì)加工技術(shù)的現(xiàn)狀，對二維光學(xué)微結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展與現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹。在此基礎(chǔ)上，介紹了最近幾年新興的將亞波長二維光

4、學(xué)微結(jié)構(gòu)應(yīng)用于硅基太陽能電池表面減反射的研究與設(shè)計(jì)的方法。這為本文提供了課題研究背景。
　　2、從經(jīng)典電磁理論——麥克斯韋方程組出發(fā)，研究了介質(zhì)中光波傳輸特性。通過分別對線偏振光在兩層介質(zhì)分界面和多層介質(zhì)中的傳輸特性進(jìn)行模擬計(jì)算和理論分析，為單層和多層減反射膜的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，提供理論基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步減小反射、增強(qiáng)透射，緊接著介紹了等效介質(zhì)膜理論和Mie散射理論。
　　3、根據(jù)等效介質(zhì)膜理論和Mie散射理論，研究了二維光學(xué)微結(jié)構(gòu)