【摘 要】
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提高太阳电池的光电转换效率,降低电池的生产成本,一直以来是光伏行业研究的主要课题。薄膜太阳电池以使用有限的材料降低了成本,被广泛认为是未来光伏产业的主流方向。但是,
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提高太阳电池的光电转换效率,降低电池的生产成本,一直以来是光伏行业研究的主要课题。薄膜太阳电池以使用有限的材料降低了成本,被广泛认为是未来光伏产业的主流方向。但是,薄膜太阳电池厚度一般在纳米量级,这使得电池中太阳光的光程减小,吸收明显下降。因此,如何构造优异的陷光结构来提高薄膜电池对光的利用率,成为该领域的研究热点。 本文以光子禁带和波动光学为理论基础,利用一维光子晶体作为高效率的分布布拉格(Distributed Bragg Reflector,DBR)反射镜,以光子晶体光栅作为光散射元件,研究了运用于薄膜太阳电池的新型陷光结构。 首先,理论模拟研究了一维光子晶体中介质层周期数、厚度、折射率差和光的入射角度对禁带大小和范围的影响,以及级联式和渐变式两种光子禁带展宽方法,并探讨了金属层的引入对光子禁带的影响。 其次,在光栅结构衍射效率方面,分析了矩形光栅和三角形光栅的0级衍射效率。研究结果表明,对于矩形光栅,在占空比为0.50时0级衍射效率最小;对于三角形光栅,在占空比为0.75时0级衍射效率最小。 最后,根据实际的光栅加工和薄膜电池沉积条件,制备了背反射层为光栅型的薄膜太阳电池。实验结果表明,采用周期性光子晶体陷光结构,可以显著提高薄膜太阳电池在长波段(700~900nm)的光谱响应。
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