利用陷光结构增加硅薄膜太阳能电池的吸收效率

【摘要】：提出了一种含有光锥光子晶体防反射层和四棱锥光栅背反射层的a-Si薄膜太阳能电池结构,吸收层厚1μm,总厚度为1.45μm。根据光子晶体及亚波长光栅的衍射特性,利用严格耦合波方法对器件参数进行了优化。计算结果表明:当光锥结构倾角θ=72°、晶格常数T1=1 200 nm、介质底半径r=100 nm时,防反射层的透射率较高,在300~600 nm波长范围内,该薄膜太阳能电池的吸收效率比不含防反射层电池提高了11.54%;当四棱锥光栅结构周期L=1.2μm、占空比f=0.38、槽深h5=560 nm时,背反射层的反射效果较好,在600~850 nm波长范围内,电池的吸收效率提高了3.75%。所设计的薄膜电池结构在波长为300~750 nm、入射角为0°~75°范围内的吸收效率均在80%以上,平均吸收效率达92%,满足太阳电池对宽频谱、广角度的光俘获的要求。 【作者单位】： 宁夏大学物理电气信息学院;青海大学新能源光伏产业研究中心;
【关键词】： 薄膜太阳能电池 光子晶体 亚波长光栅 严格耦合波 衍射效率
【基金】：国家自然科学基金(61167002)资助项目
【分类号】：TM914.42
【正文快照】： 1 引言 近年来,光伏太阳能电池没能实现大规模商业化生产,其主要限制性因素是较低的光电转化效率和较高的制作成本。到目前为止,Si太阳能电池所能达到的最高效率仅为(25.6±0.5)%[1]。在一般的硅(Si)太阳能电池中,Si材料的使用成本占整个结构制作成本的40%[2]。20世纪80年代

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