本文關(guān)鍵詞：硅基薄膜太陽(yáng)能電池光吸收增強(qiáng)理論研究

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【摘要】：對(duì)于高效的薄膜太陽(yáng)能電池,陷光結(jié)構(gòu)成為一個(gè)不可缺少的元素,它可以延長(zhǎng)光在吸收層中傳播的光程,從而增強(qiáng)太陽(yáng)能電池對(duì)光的吸收。實(shí)際的太陽(yáng)能電池材料吸收能力不同,直接導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的陷光結(jié)構(gòu)不同。為了獲得最佳的陷光結(jié)構(gòu),需要從理論上對(duì)太陽(yáng)能電池吸收極限進(jìn)行分析,為設(shè)計(jì)合適的陷光結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。本文針對(duì)目前太陽(yáng)能電池中弱吸收材料和強(qiáng)吸收材料的特性,分別采用了不同的理論來(lái)分析電池內(nèi)部吸收情況,提出了對(duì)應(yīng)的陷光結(jié)構(gòu)。主要內(nèi)容如下:針對(duì)弱吸收材料,采用耦合導(dǎo)波模式理論分析了由于電池導(dǎo)波模式與入射光耦合引起的吸收極限,對(duì)不同陷光結(jié)構(gòu)的吸收增強(qiáng)極限進(jìn)行了理論分析和比較,總結(jié)出陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則,并設(shè)計(jì)出最佳陷光結(jié)構(gòu)。通過(guò)嚴(yán)格耦合波分析法(RCWA)模擬該陷光結(jié)構(gòu)對(duì)晶體硅材料太陽(yáng)能電池在600nm到1100nm長(zhǎng)波段內(nèi)的吸收增強(qiáng),驗(yàn)證了這個(gè)陷光結(jié)構(gòu)有效性。針對(duì)強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)問(wèn)題,用耦合泄漏模式共振理論方法(CLMT)對(duì)非晶硅和砷化鎵強(qiáng)吸收材料的吸收增強(qiáng)及晶體硅材料在短波段的吸收進(jìn)行了研究,分析了材料的折射率與泄漏模式共振的輻射損失率之間的關(guān)系,提出了針對(duì)強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)了針對(duì)強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)的陷光結(jié)構(gòu)。最后,結(jié)合了針對(duì)弱吸收材料和強(qiáng)吸收材料吸收增強(qiáng)的陷光結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則,提出了針對(duì)整個(gè)太陽(yáng)光譜的陷光結(jié)構(gòu)有效折射率的設(shè)計(jì)原則。對(duì)于晶體硅基薄膜太陽(yáng)能電池吸收增強(qiáng)設(shè)計(jì)出了兩個(gè)滿足該原則的最佳陷光結(jié)構(gòu):金字塔型和圓錐型陷光結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)陷光結(jié)構(gòu)使得硅基薄膜太陽(yáng)能電池在整個(gè)太陽(yáng)光譜范圍300nm到1100nm內(nèi)的光吸收都是接近于理論吸收極限。而且,對(duì)入射光的角度并不敏感,在大角度范圍0o到70o內(nèi)都能夠很好地吸收入射光。
【關(guān)鍵詞】：薄膜太陽(yáng)能電池 陷光結(jié)構(gòu) 耦合模式理論
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景和意義10-13
• 1.2 本論文主要工作安排13-15
• 第二章 耦合模式理論在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用15-29
• 2.1 導(dǎo)波模式和泄漏模式15-18
• 2.2 耦合模式方程18-20
• 2.3 耦合導(dǎo)波模式理論應(yīng)用于分析弱吸收材料20-22
• 2.4 耦合泄漏模式理論應(yīng)用于分析強(qiáng)吸收材料22-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 弱吸收材料的吸收增強(qiáng)研究29-47
• 3.1 一維陷光結(jié)構(gòu)29-34
• 3.1.1 一維非對(duì)稱(chēng)性陷光結(jié)構(gòu)29-32
• 3.1.2 一維對(duì)稱(chēng)性陷光結(jié)構(gòu)32-34
• 3.2 二維陷光結(jié)構(gòu)34-42
• 3.2.1 正方形晶格排列34-37
• 3.2.2 三角形晶格排列37-39
• 3.2.3 六邊形晶格排列39-42
• 3.3 陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)42-46
• 3.3.1 設(shè)計(jì)原則42-43
• 3.3.2 最佳陷光結(jié)構(gòu)43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 強(qiáng)吸收材料的吸收增強(qiáng)研究47-61
• 4.1 泄漏模式本征值分析47-49
• 4.2 非晶硅太陽(yáng)能電池吸收增強(qiáng)分析49-52
• 4.3 砷化鎵太陽(yáng)能電池吸收增強(qiáng)分析52-54
• 4.4 晶體硅太陽(yáng)能電池吸收增強(qiáng)分析54-56
• 4.5 陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)56-60
• 4.5.1 設(shè)計(jì)原則56-57
• 4.5.2 最佳陷光結(jié)構(gòu)57-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)新方法61-73
• 5.1 有效折射率法61-64
• 5.2 金字塔型陷光結(jié)構(gòu)64-68
• 5.2.1 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化64-66
• 5.2.2 最佳陷光結(jié)構(gòu)66-68
• 5.3 圓錐型陷光結(jié)構(gòu)68-72
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化68-70
• 5.3.2 最佳陷光結(jié)構(gòu)70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 論文工作總結(jié)73-74
• 6.2 研究工作展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀碩士期間的研究成果80-81

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王海燕;硅基太陽(yáng)能電池陷光材料及陷光結(jié)構(gòu)的研究[D];鄭州大學(xué);2005年

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本文編號(hào)：604030