本文關(guān)鍵詞：基于光柵結(jié)構(gòu)薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化

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【摘要】：研究太陽(yáng)能光伏發(fā)電,唯一的目的是提高轉(zhuǎn)換效率并節(jié)約成本,使這個(gè)綠色能源真正在生活中普及。太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率是目前制約太陽(yáng)能電池應(yīng)用普及的主要因素之一。目前提高太陽(yáng)能電池效率的主要研究有以下幾點(diǎn):一是對(duì)太陽(yáng)能電池材料的研究,通過(guò)研究新型材料更好的提高光電轉(zhuǎn)換效率。二是對(duì)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的研究,通過(guò)對(duì)其窗口層、吸收層以及背反層進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高太陽(yáng)光譜范圍光電轉(zhuǎn)換效率。本文的研究主要是通過(guò)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化其光電轉(zhuǎn)換效率:1:設(shè)計(jì)了一種具有光柵結(jié)構(gòu)砷化鎵吸收層的薄膜太陽(yáng)能電池,利用耦合波分析法對(duì)矩形光柵、雙層矩形光柵和單周期雙填充因子光柵結(jié)構(gòu)吸收層在280~900nm入射波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收率進(jìn)行了分析。在吸收層厚度一定的條件下,矩形光柵結(jié)構(gòu)相比于平坦形吸收層在TE(橫電)和TM(橫磁)偏振光條件下的吸收率有較大的提高。通過(guò)對(duì)矩形光柵的結(jié)構(gòu)分析,設(shè)計(jì)出雙層矩形光柵及雙填充因子光柵,其吸收效果更為明顯。在TE偏振模式下,其對(duì)可見(jiàn)光在較大波長(zhǎng)范圍內(nèi)比單層最優(yōu)結(jié)構(gòu)矩形光柵有更好的吸收率。理論計(jì)算結(jié)果表明,通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),增加光在吸收層的作用時(shí)間和距離,增強(qiáng)了吸收層對(duì)光的吸收率,進(jìn)而提高了薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。2:由于光柵結(jié)構(gòu)具有帶隙的特點(diǎn),將其應(yīng)用到薄膜太陽(yáng)能電池背反層使透射到底部的光子完全反射,間接提高吸收層吸收率。通過(guò)仿真驗(yàn)證了背反層對(duì)吸收層吸收率的提高作用。
【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 耦合波理論 吸收光譜 光柵
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 發(fā)展太陽(yáng)能電池的意義9-10
• 1.2 太陽(yáng)能電池發(fā)展綜述10-11
• 1.3 太陽(yáng)能電池發(fā)電原理11-12
• 1.4 光子晶體結(jié)構(gòu)在太陽(yáng)能電池上的應(yīng)用12-16
• 1.4.1 一維光子晶體13-14
• 1.4.2 二維光子晶體14-15
• 1.4.3 三維光子晶體15-16
• 1.5 Si材料太陽(yáng)能電池16-17
• 1.5.1 單晶硅太陽(yáng)能電池16-17
• 1.5.2 多晶硅太陽(yáng)能電池17
• 1.6 薄膜太陽(yáng)能電池17-18
• 1.7 本文研究的重點(diǎn)18-19
• 1.8 本文架構(gòu)19-20
• 2 微納結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池理論基礎(chǔ)20-29
• 2.1 電磁場(chǎng)理論20-21
• 2.1.1 麥克斯韋方程組20
• 2.1.2 赫姆霍茲方程20-21
• 2.2 嚴(yán)格耦合波分析方法21-22
• 2.3 嚴(yán)格耦合波方程推導(dǎo)22-29
• 2.3.1 TE波入射24-26
• 2.3.2 TM波入射26-29
• 3 基于光柵結(jié)構(gòu)砷化鎵吸收特性研究29-38
• 3.1 吸收層模型設(shè)計(jì)30
• 3.2 矩形光柵吸收層的數(shù)值模擬與分析30-37
• 3.2.1 吸收效率分析30-31
• 3.2.2 填充比對(duì)吸收效率影響31-33
• 3.2.3 光線入射角對(duì)吸收率的影響33-35
• 3.2.4 電磁場(chǎng)分布特性研究35-37
• 3.3 總結(jié)37-38
• 4 不同光柵結(jié)構(gòu)吸收層的優(yōu)化設(shè)計(jì)38-47
• 4.1 光柵結(jié)構(gòu)填充比的優(yōu)化38-39
• 4.2 光柵結(jié)構(gòu)刻槽深度的優(yōu)化39-40
• 4.3 光柵結(jié)構(gòu)初步優(yōu)化40-41
• 4.4 長(zhǎng)波長(zhǎng)高吸收率光柵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化41-46
• 4.4.1 雙填充比光柵結(jié)構(gòu)電池優(yōu)化43-44
• 4.4.2 雙層光柵電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化44-46
• 4.5 優(yōu)化結(jié)構(gòu)結(jié)果對(duì)比46
• 4.6 總結(jié)46-47
• 5 高反射率背反層光柵的應(yīng)用47-50
• 5.1 底部反射層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)47-48
• 5.2 底部反射層對(duì)吸收層吸收率的增強(qiáng)作用48-49
• 5.3 總結(jié)49-50
• 6 總結(jié)與展望50-51
• 6.1 總結(jié)50
• 6.2 展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷及在校期間參加課題和發(fā)表學(xué)術(shù)論文及成果55-56
• 致謝56

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 楊齊民，張文碧，，鐘麗云，宮愛(ài)玲;浮雕型全息相位光柵的衍射[J];光子學(xué)報(bào);1996年11期

2 郝宇;孫曉紅;孫q

本文編號(hào)：751514