近年來,隨著人類社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,環(huán)境污染和氣候變化問題日益凸顯,人們對可再生清潔能源產(chǎn)生了極大興趣。太陽能憑借其存儲量巨大、分布廣泛等優(yōu)勢,成為了最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕鍧嵞茉粗�。光伏器件可以將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,為人們高效利用太陽能提供了一種行之有效的手段。太陽電池是目前應(yīng)用最廣泛的光伏器件。然而大多數(shù)太陽電池材料用量大、性能較差,所以其性價比較低。因此,開發(fā)并制備高性能且材料用量少的太陽電池是目前重要的研究方向之一。亞微米/納米光管理結(jié)構(gòu)可以在減少材料使用量的同時提升太陽電池的性能,從而提升太陽電池的性價比。本文提出了納米方形光阱陷光結(jié)構(gòu)和納米管陷光結(jié)構(gòu),并通過對砷化鎵（gallium arsenide,GaAs）和多晶硅（polycrystalline silicon,poly-Si）兩種主要的半導(dǎo)體材料進行光學(xué)和電學(xué)模擬計算,研究了以上兩種陷光結(jié)構(gòu)的光學(xué)和電學(xué)性能。本論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）對于納米方形光阱陷光結(jié)構(gòu),分別基于GaAs和poly-Si材料進行光學(xué)和電學(xué)模擬。通過光學(xué)模擬發(fā)現(xiàn),對于GaAs材料,在較大的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍內(nèi),該結(jié)構(gòu)都具有良好的陷光能力。當(dāng)光阱結(jié)構(gòu)的... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光伏效應(yīng)示意圖

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文全方位高效光管理納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其性能研究152.2.1差分方法：時域有限差分法使用中心差分格式和直角坐標(biāo)系對麥克斯韋旋度方程進行差分離散。由于在空間中電場和磁場交替排布，我們將電場和磁場分別進行劃分，劃分電場的網(wǎng)格稱為電網(wǎng)格（如圖2-1（a）），同理，劃分磁場的網(wǎng)格稱為磁網(wǎng)格，電網(wǎng)格和磁網(wǎng)格的位置關(guān)系如圖2-1（b）所示。麥克斯韋旋度方程為：×(,)=(,)+(,).....................（2-1）（a）×(,)=(,)(,).................（2-1）（b）式中H為磁場強度，E為電場強度，ε為介電常數(shù)，μ為磁導(dǎo)率，σ和σm分別為電導(dǎo)率和磁損耗。將式（2-1）轉(zhuǎn)換為在直角坐標(biāo)系中的分量方程可得：=........................（2-2）（a）=........................（2-2）（b）=.........................（2-2）（c）=..........................（2-2）（d）=.........................（2-2）（e）=..........................（2-2）（f）若以電網(wǎng)格為參考系，則離散化的電磁場可以表示為：圖2-1Yee差分格式中電場和磁場的位置[2]

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 全方位高效光管理納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其性能研究 光源的光譜范圍，太陽光的能量主要分布在 1-4 eV 之間，如圖 2-2 所示。由于不同材料的禁帶寬度不同，材料并不會吸收能量小于其禁帶寬度的入射光，如GaAs 材料的禁帶寬度是 1.4 eV，Ga As 材料并不會吸收能量小于 1.4 eV 光譜范圍內(nèi)的光，因此在模擬時，沒有必要加入能量小于 1.4 eV 的光譜。軟件所使用的光源是歸一化的平面波，即光源的總功率為 1。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Large-scale, adhesive-free and omnidirectional 3D nanocone anti-reflection films for high performance photovoltaics[J]. Lei Tang,Kwong-Hoi Tsui,Siu-Fung Leung,Qianpeng Zhang,Matthew Kam,Hsin-Ping Wang,Jr-Hau He,Zhiyong Fan.  Journal of Semiconductors. 2019(04)
[2]Preparation of pyramid-SiNWs binary structure with Ag nanoparticles-assisted chemical etching[J]. Zi-Long Zhang,Bo Wang,Yu Chen,Yun-Hui Tang,Xue-Mei Song,Qing-Liu Li,Hui Yan.  Rare Metals. 2019(04)

碩士論文
[1]半導(dǎo)體納米墻陣列的設(shè)計及光電學(xué)性能研究[D]. 王江.蘭州大學(xué) 2019
[2]半導(dǎo)體納米/亞微米光管理結(jié)構(gòu)的設(shè)計及性能研究[D]. 陳鑫宇.蘭州大學(xué) 2018



本文編號：3607322