本文選題：分色聚焦 + 光學(xué)元件��； 參考：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)》2017年博士論文

【摘要】：隨著能源需求日益增加,能源的開發(fā)和高效利用成了當(dāng)今世界重大問題。太陽能電池以其清潔、靈活等優(yōu)點受人們廣泛關(guān)注。由于單結(jié)太陽能電池只可吸收高于材料禁帶寬度部分的太陽光能量,存在33.7%的光電轉(zhuǎn)換效率極限。為突破該理論效率極限,研究人員提出了多結(jié)太陽能電池。多結(jié)太陽能電池分為串聯(lián)多結(jié)太陽能電池和并聯(lián)多結(jié)太陽能電池。串聯(lián)多結(jié)電池采用不同吸光材料堆疊而成,目前最高效率為38.8%。而在進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率的道路上,這種串聯(lián)多結(jié)電池存在著晶格匹配、界面?zhèn)鬏數(shù)葐栴}。另一種方案——分色聚焦并聯(lián)太陽能電池,則是由分色聚焦元件和多個不同禁帶寬度的電池并排組成,不存在上述問題。這種并聯(lián)電池的方案具有簡便靈活、效率高和成本低等優(yōu)點,引起了研究人員的關(guān)注。為實現(xiàn)高效的分色聚焦并聯(lián)電池的目標(biāo),本文從理論設(shè)計、微納制作和實驗測量等方面進(jìn)行了細(xì)致的研究。首先,從衍射光學(xué)理論出發(fā),采用光柵/透鏡組合算法,選用450nm、550nm和650nm為設(shè)計波長,在400-700nm工作波段,設(shè)計了一個高效的分色聚焦衍射光學(xué)元件。通過模擬優(yōu)化,三個波長光等距分色聚焦在聚焦面處,相距1.76mm;當(dāng)X方向細(xì)化份數(shù)為2048,最大優(yōu)化相位為22?,積分寬度為1.32mm時,三個波長的平均光光轉(zhuǎn)化效率為81.99%。同時,采用楊-顧算法,以上述結(jié)果為迭代初值,選擇同樣設(shè)計參數(shù),設(shè)計了工作波段為400-700nm更高效的分色聚焦衍射光學(xué)元件,三個波長的平均光光轉(zhuǎn)化效率為82.20%.當(dāng)X方向細(xì)化份數(shù)X椫，

本文編號：1975653