首页 > 学术论文

基于严格耦合波分析法对硅基薄膜太阳能电池光学设计的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:52:35
热度:

基于严格耦合波分析法对硅基薄膜太阳能电池光学设计的研究【摘要】:本文以薄膜太阳能电池的光学设计为主要的研究内容,以严格耦合波理论为分析方法,采用具有衍射特性的光栅和陷光特性的光子晶

【摘要】:本文以薄膜太阳能电池的光学设计为主要的研究内容,以严格耦合波理论为分析方法,采用具有衍射特性的光栅和陷光特性的光子晶体的太阳能电池结构,延长了太阳能电池的光学路径,增加了太阳能电池光吸收。本文主要内容为: 本文设计了一种矩形衍射光栅,采用的材料是导电材料氧化锡铟(ITO),其结构参数采用严格耦合波方法(RCWA)进行优化。随着不同的占空比和槽深度的衍射效率分别在TM偏振和TE偏振下的情况进行模拟,结果发现TE偏振下的衍射效率优于TM偏振下的衍射效率,因此本文对光栅结构的衍射属性的讨论选择TE模的情况。优化后的矩形ITO衍射光栅在TE偏振下,波长为0.6155~0.63um的范围内,入射角度在27-310范围内,其衍射效率均可达到90%以上。 设计了一种异型布拉格背反射器(IDBR)结构的多晶硅薄膜太阳能电池,通过平面波展开法(PWM)和RCWA对背反射器的能带和电池结构的光吸收分别进行了分析讨论。结果表明:在TM偏振下,400-700nm波长范围内优化后的电池结构的光吸收平均在90%左右;在TE偏振下,优化后的电池在400-700nm波长范围内的光吸收也比较高。太阳能电池中采用该异型布拉格结构的背反射器可以拓宽太阳电池对太阳光的反射波段,可以增加光吸收,可以提高太阳电池俘光能力。 设计了一种新型嵌套三角光栅结构的非晶硅薄膜太阳能电池,利用严格耦合波方法分别对太阳能电池的ITO层、a_Si层、ZnO层、Ag层进行了优化设计,并计算了结构优化后太阳能电池的光吸收。计算结果表明:太阳能电池结构优化后的ITO增透膜与同等厚度平坦的ITO增透膜相比较,吸收率平均提高了25%左右。采用具有周期性光栅结构的太阳能电池,太阳能电池的吸收率被提高了,尤其是在0.6-0.84μm的长波段,吸收率的增强在21.15-48.13%。此外,在0.3-0.84μm的宽频全角范围内,优化后的太阳能电池的吸收率均在90%左右;在入射波长分别为0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7pm,入射角为0-70。范围内,该结构的太阳能电池有接近1的高吸收率。 【关键词】:光子晶体 严格耦合波分析法 光吸收 衍射光栅 反射率 太阳电池 透射率
【学位授予单位】:宁夏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.42
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-5
  • 目录5-7
  • 第一章 绪论7-13
  • 1.1 太阳能电池研究现状与意义7-11
  • 1.1.1 多晶硅薄膜太阳能电池研究现状8-10
  • 1.1.2 非晶硅薄膜太阳能电池研究现状10-11
  • 1.2 本论文的主要工作11
  • 1.3 本论文的结构11-13
  • 第二章 严格耦合波分析法13-21
  • 2.1 理论结构模型13-14
  • 2.2 TE偏振下的平面衍射理论14-18
  • 2.3 TM偏振下的平面衍射理论18-21
  • 第三章 太阳能电池中衍射光栅结构分析21-29
  • 3.1 矩形ITO衍射光栅21-25
  • 3.1.1 设计与优化21-24
  • 3.1.2 衍射属性的讨论24
  • 3.1.3 结果讨论24-25
  • 3.2 三角ITO衍射光栅25-29
  • 3.2.1 设计与优化25-26
  • 3.2.2 衍射属性的讨论26-28
  • 3.2.3 结果讨论28-29
  • 第四章 一种异型布拉格背反射结构的多晶硅薄膜太阳能电池29-35
  • 4.1 结构设计29-30
  • 4.2 理论方法和数值模拟30-33
  • 4.3 结果讨论33-35
  • 第五章 嵌套三角光栅结构的非晶硅薄膜太阳能电池设计35-43
  • 5.1 结构模型35-36
  • 5.2 结构优化36-38
  • 5.3 数值模拟与讨论38-42
  • 5.3.1 ITO层的分析38-39
  • 5.3.2 电池结构的吸收率与波长的关系39-40
  • 5.3.3 电池结构的吸收率与角度的关系40-41
  • 5.3.4 电池结构光吸收图谱41-42
  • 5.4 结果讨论42-43
  • 第六章 创新点说明43-45
  • 第七章 总结与展望45-47
  • 参考文献47-51
  • 致谢51-53
  • 个人简介53


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

国内外多晶硅发展现状    蒋荣华,肖顺珍

慢光产生的新机理及其应用    赵勇;赵华玮;张馨元;原博;张硕;

薄膜太阳能电池异型布拉格背反射结构设计与制作    周舟;周健;孙晓玮;谈惠祖;

两种方法制备ITO薄膜的红外特性分析    周平,黄昱勇,林宇翔,李海峰,刘旭,顾培夫

多层介质膜光栅用高反射镜的严格耦合波分析(英文)    孔伟金;云茂金;单福凯;范正修;邵建达;

一种双段多层长周期光纤光栅光谱特性研究    鲍吉龙;赵洪霞;程培红;李磊;沈鸿康;

一维衍射光栅和一维光子晶体组成的硅薄膜太阳能电池背反射器    沈宏君;卢辉东;程学珍;

一种增加光吸收的非晶硅薄膜太阳能电池的设计    沈宏君;张瑞;卢辉东;

基于光栅结构的砷化镓高效率吸收层设计    郝宇;孙晓红;孙燚;张旭;贾巍;

多晶硅减反射复合结构的制备与性能    张力典;沈鸿烈;岳之浩;

浅谈透镜的傅里叶变换作用    李孝芳

平面波倾斜入射时的夫琅和费衍射花样    曹国荣

傅里叶变换对之间的不确定关系    单筱攸;姜良广;

提高超微粒乳剂分辨率的研究    喻洪麟,陈燕,史飞

多晶硅太阳电池的一维模拟计算    张妹玉;陈朝;

ZnO/p-Si异质结的光电转换特性    段理,林碧霞,傅竹西,蔡俊江,张子俞

角分布应用于发散角分析    朱顺贤

利用频域外插法改善体全息存储图象的质量    唐斌,陶世荃,沈兰荪

金属丝网超差尺寸激光检测方法的研究    张广军

双光瞳系统的光学传递函数和扫描全息术    梁万国,谢敬辉,赵达尊,赵业玲

面向复杂作业的微操作机器人关键技术研究    孙明竹;赵新;程小燕;孙程;卢桂章;

利用椭圆介质柱微腔调控光子晶体波导的导模区域及其群速度    冯帅;敖玲;王义全;

浮法玻璃基板硅叠层太阳能电池的计算模拟设计    李悦;李东春;秦国强;许哲峰;刘世民;

太阳能级硅提纯技术研究进展    叶其辉;陈红雨;

硅片厚度对多晶硅太阳电池性能的影响    王涛;王正志;

基于CuPc/C_(60)的有机异质结太阳电池内部光强分布的研究    席曦;孟庆蕾;李方馨;季静佳;丁玉强;李果华;

太阳能级多晶硅生产技术发展现状及展望    龙桂花;吴彬;韩松;丘克强;

AZO靶材制备及其薄膜光学性能的研究    薛建强;郗雨林;王政红;张秀勤;杨硕;

超冶金级硅的制备研究    于站良

真空定向凝固法去除硅中金属杂质和晶体生长控制的研究    梅向阳

热丝化学气相沉积制备硅氢薄膜及其性质的研究    郭小松

基于图像处理方法的光学瞄具自动调焦技术研究    于秋水

光纤中群速度调控的研究    钱楷

大气激光通信中正交频分复用技术研究    王勇

纳米增敏与流动注射电化学发光分析研究    郭文英

基于计算机微视觉的微运动测量关键技术研究    黄赞

光纤共焦扫描显微成像技术的研究    戚永军

超声速自由漩涡气动窗口及其光学质量的研究    易仕和

太赫兹波带片的研究    赵阳

光伏建筑一体化计算机辅助设计系统开发    徐建国

碳热还原歧化法制备高品质硅的实验研究    吕东

空心阴极等离子体增强化学气相沉积微晶硅薄膜的研究    张受业

采用工业以太网的多晶硅生产线监控系统研究    骆袁林

电子散斑三维载频同时调制与变形测量技术研究    王兴海

多晶硅铸锭的研究与热场模拟    续艳鑫

图案化氧化锌微纳结构的制备与表征    王洋

多晶硅还原炉加热电源的设计    邓卫华

低价硅衬底外延层结构太阳能电池计算机模拟    宁吉丰

慢光缓存器及其在光分组交换中的应用    卢超;毛幼菊;

光纤型缓存器的研究进展    吴重庆;

三氧化二铟基透明导电薄膜光、电特性的研究    王建恩,王运涛,王军,张兵临,何金田,张艳兰

软基片上ITO薄膜的光电特性    陈猛,白雪冬,黄荣芳,闻立时

基于径向基函数网络的光电编码器误差补偿法    洪喜;续志军;杨宁;

慢光产生的新机理及其应用    赵勇;赵华玮;张馨元;原博;张硕;

光电轴角编码器细分信号误差及精度分析    王显军;

红宝石晶体中慢光现象的实验观测    掌蕴东,范保华,袁萍,马祖光

30.4nm波长SiC/Mg多层膜反射镜    朱京涛;张淑敏;王蓓;吴文娟;李存霞;徐垚;张众;王风丽;王占山;陈玲燕;周洪军;霍同林;

30.4 nm波长处Mg基多层膜反射镜    白亮;朱京涛;徐敬;黄秋实;吴文娟;王晓强;王占山;陈玲燕;

光折变晶体的两波耦合研究    魏京花!北京100044,黄伟!北京100044

汽车全息平显系统    吴建宏,唐敏学,周望,沈雁,徐颖

不变嵌入法在电磁波传播中的应用    毛红敏;臧涛成;潘涛;徐国定;

矩形光栅的衍射特性    王鹏,徐毓光,余勤跃,顾铮先,赖芳良

亚波长光栅的衍射效率    张泽全;黄元申;庄松林;饶小红;沈国土;

宽带非均匀半径渐变TE_(0n)-TE_(0(n+1))模式转换器的设计研究    孙旭;赵青;李宏福;

二元光学耦合波理论    毛文炜,付振海,邬敏贤,金国藩

体全息光栅透镜的设计和应用    闫爱民,刘立人,刘德安

体全息光栅偏移布拉格角读出时衍射角的测定    刘英;蔡迪;陶世荃;

亚波长光栅的零级反射特性研究    饶小红;蔡继光;沈国土;杨宝成;张泽全;郑继红;庄松林;

半径微扰TE_(0n)-TE_(0(n+1))波导模式转换器的设计    孙旭;赵青;巨汉基;

严格耦合波理论和Kogelnik耦合波理论近似比较    吴建宏;

电光效应角位移测量研究    宁国斌;金光勇;王兴华;杨小东;王超;梁柱;

基于光固化材料的自修复光纤微弯传感器    李鹏;赵志敏;洪小芹;郭林峰;

光栅的标量衍射理论与耦合波理论的分析比较    刘全;吴建宏;

TE_(21)模圆极化器的耦合波理论    徐继东;

一维体全息透射谱“分叉”现象的随机膨胀解释    王兆娜;刘大禾;周静;

托卡马克等离子体中E×B对流非线性的基本性质    彭晓东;邱孝明;

532nm激光全息窄带滤光器滤波特性分析    黄翀;欧阳艳东;吴建宏;

多层周期性薄膜结构的耦合波方法的研究    陈海星;黄弼勤;顾培夫;

太赫兹回旋谐波器件的研究    刘頔威

反射型体光栅特性研究及在频谱合束中的应用    易迎彦

荧光对二硫化碳分子受激拉曼散射的影响    门志伟

两段式DFB半导体激光器模式及双稳特性研究    李宜峰

基于H—PDLC光栅的EDFA增益均衡器的研究    丁维银

基于体全息光栅的波分复用器件的实验研究    郑小丹

基于全息体光栅的可调谐窄带光滤波器的研究    王建

光折变体光栅的相位叠加分析及其在波分复用中的应用    彭瑜

毫米波变模技术理论研究    王克猛

透射式全息带通滤光器HTBF的实验研究    张敏

高功率微波高斯馈源的研究    李浩

数字处理技术在全息存储中的应用    刘英

太赫兹回旋管模式变换器及同轴输出结构的研究    陈浩