【摘要】：現(xiàn)如今金屬納米粒子在太陽(yáng)能電池中單晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,利用這種新型的電池結(jié)構(gòu),金屬納米粒子增強(qiáng)等離子體的局域共振效應(yīng),因?yàn)槔媒饘偌{米粒子作用產(chǎn)生了表面等離子體的振蕩,可得到寬光譜光的吸收和有效光能的轉(zhuǎn)換,進(jìn)而更高效的增強(qiáng)有源介質(zhì)吸收,大大的改善了太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換的效率。本文是用單晶硅作為太陽(yáng)能電池的基底結(jié)構(gòu),球型Ag納米粒子放置在太陽(yáng)能電池的背面,利用有限時(shí)域差分法對(duì)比各項(xiàng)因素對(duì)太陽(yáng)能吸收效率的研究,例如直徑分別為80nm、100nm、120nm時(shí),硅基底長(zhǎng)和寬為2μm,厚度為800nm時(shí),當(dāng)直徑為120nm,周期為100nm是最大增益因子g=1.22;及正面放置直徑為120nm的時(shí)候,光吸收增益G與背面放置Ag納米粒子的對(duì)比,可以看出在達(dá)到最大增益的周期較比背面時(shí)較慢。隨后,分別加入Si3N4和SiO2鈍化層對(duì)比光增益的比較,通過(guò)模擬可以得出Si3N4比SiO2的折射率高,所以折射率高的鈍化層達(dá)到的光增益也要高,光當(dāng)Si3N4厚度為8nm時(shí)達(dá)到最大增益1.173較比Si O2要高;又分別模擬不同鈍化層和不加入鈍化層的情況下對(duì)比散射截面,可以得出加入鈍化層的散射截面發(fā)生了紅移,加入鈍化層由散射產(chǎn)生等離子體激元效應(yīng),長(zhǎng)波長(zhǎng)處散射多從而達(dá)到增大光的吸收,因?yàn)镾i3N4比SiO2的折射率要高,發(fā)生紅移也要明顯。
[Abstract]:Nowadays, metal nanoparticles are more and more widely used in solar cells with monocrystalline silicon thin film. With this new structure, metal nanoparticles enhance the local resonance effect of plasma. Because the surface plasma oscillation is produced by the action of metal nanoparticles, the absorption of wide spectrum light and the conversion of effective light energy can be obtained, and then the absorption of active medium is enhanced more efficiently, which greatly improves the conversion efficiency of solar cells. In this paper, monocrystalline silicon is used as the substrate of the solar cell, and the spherical Ag nanoparticles are placed on the back of the solar cell. The solar energy absorption efficiency is compared by using the finite-difference time-domain method, for example, when the diameter of the solar cell is 80 nm or 100 nm, When the length and width of silicon substrate is 2 渭 m, the thickness is 800nm, when the diameter is 120 nm, the period of 100nm is the maximum gain factor gn 1.22, and the front placement diameter is 120nm, the optical absorption gain G is compared with the Ag nanoparticles placed on the back. It can be seen that the period of maximum gain is slower than that of the back. Then, by adding Si3N4 and SiO2 passivating layer to compare the optical gain, we can get that the refractive index of Si3N4 is higher than that of SiO2, so the passivating layer with high refractive index can achieve higher optical gain. When the Si3N4 thickness is 8nm, the maximum gain of 1.173 is higher than that of Si O2, and the red shift of the scattering cross section of the passivated layer can be obtained by simulating the different passivating layers and comparing the scattering cross sections with and without the passivation layer respectively. The addition of passivation layer produces plasmon effect by scattering, and the long wave strong scattering can increase the absorption of light, because the refractive index of Si3N4 is higher than that of SiO2, and the red shift is also obvious.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM914.42

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