發(fā)布時(shí)間：2020-05-11 13:53

【摘要】：太陽能是當(dāng)前各類新能源中最具優(yōu)勢的可再生能源。硅基太陽能電池歷史悠久,技術(shù)成熟,是最主要的光伏器件。如何提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是解決其應(yīng)用成本的關(guān)鍵所在。而提高電池的光吸收率,盡大限度地利用光能是當(dāng)前需要克服的技術(shù)難題。因此,各種不同的陷光結(jié)構(gòu)成為了科研學(xué)者們追逐的熱點(diǎn)。本學(xué)位論文基于國內(nèi)外太陽能電池研究進(jìn)展,針對目前主要存在的提高電池光吸收的關(guān)鍵問題,利用表面等離激元效應(yīng)研究了硅基材料表面各種陷光結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性。在硅基材料表面設(shè)計(jì)了兩類提高光吸收的結(jié)構(gòu),即金屬納米光柵和金屬銀納米球,系統(tǒng)研究了三種陷光結(jié)構(gòu)對非晶硅薄膜電池光吸收特性的影響,并得到優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)。1、在非晶硅薄膜電池表面設(shè)計(jì)銀納米光柵,分別通過TM波、TE波與TEM波垂直入射電池表面,研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對光吸收影響并進(jìn)行優(yōu)化。確定出不同應(yīng)用條件下最佳的幾何參數(shù)。優(yōu)化后電池吸收光子數(shù)為參照電池的92%。2、利用表面等離極化激元效應(yīng),研究了背表面置Ag納米光柵,設(shè)計(jì)了三角柱狀與矩形長方體狀銀納米兩種結(jié)構(gòu)。研究分析了周期、半徑、材質(zhì)與面積對電池光吸收的影響并進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明銀納米光柵比鋁納米光柵具有更高的吸收率。兩種結(jié)構(gòu)中,矩形長方體納米光柵光吸收率最高,較參照電池提高了104%。并對入射光角度的敏感度也得到了改善。3、基于局域表面等離激元共振,對比了不同分布方式布置銀納米球電池的光吸收效果。分析了前表面分布、前后表面同位與交錯分布。結(jié)果表明,半徑、周期與分布位置均對硅薄膜光吸收有影響。三種分布方式中,前后表面均勻分布光吸收效果最好,較參照電池提升了50%。陷光結(jié)構(gòu)能夠有效提升薄膜電池的光吸收,為薄膜太陽能電池設(shè)計(jì)與發(fā)展提供了理論上的支持。
【圖文】：

圖 1-1 能源消耗增長趨勢Figure 1-1 Energy consumption growth curve世界對于能源的使用仍然是以傳統(tǒng)的非再生能源為主現(xiàn)今世界各國對于各類能源的消耗中，煤炭，石油，，耗量占據(jù)了世界能源消耗總量的 86%[4]。雖然，地球

圖 1-2 能源消耗所占比例Figure 1-2 The proportion of energy consumption類對于能源持續(xù)不斷的開采，而新發(fā)現(xiàn)的煤礦，油田數(shù)量現(xiàn)新的礦藏來維持當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種方法只能本上解決問題。據(jù)英國石油公司2017年的世界能源統(tǒng)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2658553