基于表面等离激元薄膜太阳能电池陷光特性的研究

【摘要】：采用有限积分法分析了可见光入射薄膜太阳能电池时,电池中金属纳米栅与半导体界面的场分布与能流密度分布,并结合实际太阳光谱分布,提出一种分析太阳能电池陷光能力的计算方法。利用该方法对金、银、铜、铝金属纳米栅的形状与几何参数变化条件下所激发的表面等离激元产生的陷光效果进行了系统研究。结果表明太阳能电池中采用金属纳米栅结构电极可以提高太阳光的有效吸收率;对金属立方栅、锯齿栅(三棱柱)以及圆柱栅结构分析结果表明,采用立方栅结构时陷光效果最好,而且利用铜材料立方栅格结构的陷光效果最佳。当立方栅格高度为30 nm时,总陷光比最高;而立方体栅格的栅格周期决定陷光比峰值位置,栅格长度决定陷光比峰值宽度。所得结果对后续基于表面等离激元的薄膜太阳能电池的设计具有一定的指导意义。 【作者单位】： 哈尔滨理工大学电介质工程国家重点实验室培育基地;哈尔滨理工大学电子科学与技术系;北京大学纳米器件物理与化学教育部重点实验室;
【关键词】： 表面光学 表面等离激元 栅格 太阳能电池
【基金】：国家自然科学基金(61201075) 中国博士后面上项目(2012M511507) 黑龙江省自然科学基金(F2015039) 黑龙江省电介质工程国家重点实验室培育基地前沿预研基金项目(DE2012B05) 哈尔滨理工大学青年拔尖创新人才培养计划资助课题(201302) 黑龙江省教育厅青年学术骨干支持计划项目(1254G021) 科学技术项目(12521110)
【分类号】：TM914.4
【正文快照】： 1引言在过去的几年里,绿色、环保的太阳能光伏技术发展迅速,引起许多研究者的广泛关注。而较高的太阳能电池原材料价格和较低的转换效率影响了太阳能电池的普及程度[1-2]。目前,技术成熟的体硅太阳能电池(硅片厚度在180~300 mm)的价格几乎全部由其硅片的使用量决定,而用薄膜结

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