微納二維多齒光柵提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換性能的研究.pdf

1、太陽能薄膜電池因其體積小、能耗低、制作工藝相對簡單而倍受關(guān)注。然而太陽能薄膜電池的半導(dǎo)體材料在帶隙邊緣的吸收率都不高，尤其是對于間接帶隙的硅材料，這極大的影響了薄膜電池的光吸收效率。因此，增強(qiáng)太陽能薄膜電池的吸收效率對薄膜電池光電轉(zhuǎn)換性能提升的有重要意義。鑒于此，論文在國家自然科學(xué)基金(11264031)，江西省青年科學(xué)基金重大項目(20143ACB21011)，江西省自然科學(xué)基金(20151BAB207054,20114BAB2010

2、19),南昌航空大學(xué)研究生創(chuàng)新基金及博士啟動基金（YC2015042，EA201008232）資助下，主要圍繞硅基微納多齒諧振光柵，探索利用光柵衍射和諧振原理來實現(xiàn)寬帶、大角度、全偏振光捕獲吸收，以獲得光電轉(zhuǎn)換效率的顯著提升。
　　論文主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）在太陽能薄膜電池硅有源層上面設(shè)計了一種寬帶微納二維多齒光柵陷波器，理論分析表明，此器件在300～1200納米寬譜范圍內(nèi)的透射效率能保持在95％以上，且入射角度在-

3、40度到+40度范圍內(nèi)反射率能維持在5%以下，從而能獲得了所需的總衍射帶寬、角度譜和偏振特性。
　?。?）為了使得從上層光柵透射進(jìn)入太陽能薄膜電池的光能被有效吸收，論文在有源層下底面設(shè)計了一種微納多齒光柵反射鏡，該反射鏡在400-1200納米波段范圍內(nèi)，入射角度±35度之后反射率達(dá)90%以上，該微納多齒光柵反射鏡能使得透射光再次反射回硅有源層而被吸收。
　?。?）為了能充分發(fā)揮上、下層光柵的作用，論文在硅太陽能電池有源層上下