基于AAO纳米光栅的薄膜硅太阳能电池表面减反结构设计与仿真

提出了一种新型的表面带有阳极氧化铝(AAO)纳米光栅的薄膜硅太阳能电池表面减反结构.理论分析设计了AAO纳米光栅结构参数.用Tracepro光学软件研究了不同占空比和光栅常数对薄膜硅光吸收的影响,得到了最佳结构参数.在此基础上,运用FDTD软件进一步模拟了带有最佳AAO结构尺寸的太阳能电池吸收谱线.仿真结果表明在光栅常数为440 nm,光栅高度为75 nm,占空比为0.5结构尺寸下,AAO具有最强的加强光吸收的作用.     

Ag纳米蛾膜结构阵列对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响

设计了一种带有Ag纳米蛾膜结构阵列的薄膜硅太阳能电池背反射器.采用时域有限差分(FDTD)法,系统仿真研究了Ag纳米蛾膜阵列的底部直径、高度、阵列周期常数对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响.仿真结果表明,Ag纳米蛾膜结构最佳结构参数为:d=60 nm,a=120 nm,h =100 nm.吸收光谱表明带有Ag纳米蛾膜结构的薄膜硅太阳能电池可有效增加700～ 1200 nm波段范围的光,同带有Ag层的薄膜硅太阳能电池相比,光吸收平均增强53.8;,这是因为Si/Ag界面产生表面等离子体共振现象所致.     

不同形状金属光栅增强PTB7∶PC70 BM有机太阳能电池光吸收效率的研究

金属光栅会激发表面等离子激元,促进光吸收,将金属光栅引入PTB7∶PC70BM有机太阳能电池中,通过优化金属光栅形状,可增强电池的光吸收效率。本文使用有限元方法,研究了在活性层的底部置入不同形状金属光栅,例如方形,椭圆形以及圆形,后器件的光吸收效率。研究结果发现,方形光栅可以使活性层的总吸收率从平板结构的29;提高到52.9;,提高的幅度最大,椭圆形光栅次之,提高到49;,圆形光栅提高的最小,提高到45;。     

纳米球和核壳纳米球对有机太阳能电池光吸收增强效果的研究

研究了SiO2纳米球、Ag纳米球、SiO2@Ag核壳纳米球、Ag@SiO2核壳纳米球结构分别掺杂到有机太阳能电池的活性层中对器件活性层的光捕获能力增强作用.结果显示:相较于等效的平板结构,掺杂SiO2介质球使活性层光吸收提高了9.95;;Ag金属球则带来11.0;光吸收增强.表明在有机太阳能电池中的活性层中掺杂参数优化的金属球和介质球都能够带来活性层光吸收增强.另外,对活性层中掺杂核壳纳米球结构的研究表明:掺杂SiO2@Ag核壳纳米球的活性层光吸收随着包覆层厚度的增加而增加,当Ag壳厚度为16 nm时,增强效果与掺杂最优的介质球的效果接近,而且两者增强谱也基本相同;掺杂Ag@SiO2核壳纳米球结构中活性层光吸收随着介质包覆层厚度增加而减弱,当包覆层厚度为1 nm时,吸收效果与金属球相当,且吸收谱也是基本相同.通过在有机太阳能电池活性层中掺杂介质球、金属球以及核壳纳米球所带来的活性层光吸收增强效果的研究,为选择掺杂纳米球和核/壳纳米球来提高光捕获能力提供了指导.     

银纳米颗粒表面覆盖度对非晶硅薄膜光吸收特性的影响

本文采用磁控溅射系统在非晶硅薄膜的表面沉积不同覆盖度的银纳米颗粒,并研究纳米颗粒的表面覆盖度对非晶硅薄膜光吸收特性的影响.结果表明随着纳米颗粒表面覆盖度的增加,薄膜的晶格结构并不受影响.但是,随着表面覆盖度的增加,薄膜在近红外区域内对光的吸收范围却发生了明显变化.当纳米颗粒的表面覆盖度达到8;时,薄膜在近红外区域内对光的吸收范围达到了最大.这主要是由于纳米颗粒的局域表面等离子体增强了光吸收.     

底表面光栅结构对于红外热探测器效率影响的研究

红外热探测器利用敏感材料的电学特性,将吸收的热量转化为电信号由检测电路检出,但其吸收效率并不理想.利用底表面光栅结构的大反射率特性,促进红外探测器结构的二次吸收,可有效提高探测器的吸收效率.基于电磁场理论,分析了结构参数对红外光学吸收的影响,利用数值模拟的方法,并通过结构参数的优化使吸收结构在整个波长范围内平均吸收效率提高了近一倍.     

氩气对MPCVD制备纳米金刚石薄膜的影响

纳米金刚石(NCD)在精密机械、光学真空窗口等领域具有广泛的应用.利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)以乙醇、氩气和氢气为气源,通过改变氩气浓度探究氩气对NCD膜光学性质的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱对不同氩气浓度沉积的薄膜的结构、成分和性质进行表征.结果表明,随着氩气浓度升高,NCD膜表面粗糙度降低,同时金刚石的纯度下降,在此作用下,NCD膜的透光性随氩气浓度先升高后降.     

基于掺杂二氧化硅包覆银纳米球的有机太阳能电池光吸收提高的研究

虽然介质包覆的金属纳米颗粒已经在试验中频繁应用到太阳能电池中,通过减少金属表面激子的猝灭和电荷的复合来提高电池性能.但是基本没有理论研究工作去解释金属颗粒的介质包覆层是如何影响器件的光学性能.本文从理论计算角度研究了二氧化硅包覆银纳米球掺杂在有机太阳能电池活性层中对活性层的光捕获的影响.研究结果表明在垂直入射的条件下,在350 nm到850 nm的波段内,加入包覆Ag纳米球的最优器件的活性层对标准太阳光谱(AM 1.5)积分后的光吸收率达到81.5;.与等效的平板结构相比,活性层的光吸收增强了9.54;.具体的场分布的分析得到光吸收增强原因主要是偶极共振、表面等离激元激发以及之间的相互耦合作用所致.经过对结构参数的研究,发现了介质包覆层越薄,增强效果越明显;包覆的介质层的折射率对光吸收性能的影响不是很明显.     

硅基片上C60薄膜的生长特性和结构特性研究

本文采用物理气相沉积(PVD)法在不同预处理的Si(100)衬底上沉积了C60膜,并利用AFM和XRD研究了其生长特征和结构特性.结果表明,C60膜的生长特性不仅与C60分子的移动性和衬底的表面性质等多种因素有关,而且还受衬底表面先前淀积的C60膜的有序性影响;H-Si(100)面上生长的C60膜与普通抛光Si(100)面上的相比更具有*2111*3取向.     

纳米硅增强纳米纤维薄膜的制备与研究

利用纳米硅粉和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的乙醇混合溶液,通过静电纺丝和碳化制备了Si/C纳米纤维薄膜.通过XRD、SEM、XPS、拉伸测试和TG法对样品进行表征.结果表明,纤维直径、薄膜表面元素含量、碳化薄膜强度可以通过控制Si与PVP含量而调节;当Si与PVP的质量比为0.2时,碳化薄膜拉伸强度最高其值为(6.1±0.3)MPa,继续增加硅的含量其薄膜强度明显降低.     

陶瓷衬底上多晶硅薄膜太阳电池研究进展

多晶硅薄膜太阳电池在提高电池效率和大幅度降低成本等方面具有极大潜力.陶瓷材料是高温路线制备多晶硅薄膜电池最常用的衬底材料之一.本文介绍了陶瓷衬底上多晶硅薄膜的制备方法及其电池结构和相关工艺,最后综述了当前该领域的最新研究进展.     

基于AAO纳米光栅的GaAs太阳能电池组合陷光结构设计与仿真

提出了一种新型的表面和底部都带有阳极氧化铝(AAO)纳米光栅的GaAs太阳能电池结构,理论分析了表面和底部陷光作用的原理.利用FDTD Solution软件研究了短路电流密度(Jsc)和AAO几何参数的关系.结果表明,表面AAO和TiO2双减反层能很好的减少反射.背部AAO和Ag背反射可以有效的增大光程,从而减少电池厚度.带有组合陷光结构的电池可以在0°～45°范围内保持较稳定的Jsc数值.与只有减反层的结构相比,在相同Jsc条件下,组合陷光结构可以减少一半GaAs厚度.     

CIGS薄膜太阳电池异质结的结构初析

本论文通过实验制备得到CuIn0.7Ga0.3Se2(CIGS)、CdS、ZnO三种半导体材料,然后根据这三种半导体的相关材料参数和实验数据,得出了它们形成异质结前后的能带图,并计算它们的能带边失调值ΔEC、ΔEV.其中,CdS/CIGS的导带边失调值ΔEc对高效率CIGS薄膜太阳电池的影响作用最大,为-0.298eV(高效电池的理想值范围为0～0.4eV),说明这对电池整体性能不是很好.     

SiN-SiC纳米薄膜自旋相关的塞贝克效应研究

热自旋电子学结合了自旋电子学和热电子学各自优势,对人类可持续发展具有十分重要的作用.本文提出了一种基于SiN-SiC纳米薄膜的新型热自旋电子学器件.发现在源极和漏极之间施加温度场,可以获得方向相反、大小几乎相同的具有自旋极化取向的电流,即为自旋相关塞贝克效应.而且,在热电荷流中还存在着热负微分电阻效应.这些发现为设计基于SiN-SiC纳米薄膜的高效率热自旋电子学器件提供了理论指导.     

光学微腔型a-Si薄膜电池陷光结构设计

先基于频域有限差分法和a-Si材料的有效吸收波长范围,利用光场分布、通光效率和有源层吸收谱等优化了有源层厚度为300 nm的a-Si电池用光学微腔陷光结构的缓冲层厚度和光学微腔通光孔尺寸,并对电池光电流密度谱、总电流密度和电池输出参数进行了计算分析.研究表明:缓冲层厚度为2.6 μm,通光孔直径Φ=D×0.8/8时,电池有源层具有最大的吸收效率;优化电池的短路电流为25.9225 mA/cm2,优于其它陷光结构获得的短路电流.     

ITO/BZO复合薄膜制备及在非晶硅薄膜太阳能电池的应用

采用低压化学气相沉积(LPCVD)法在沉积ITO薄膜的玻璃衬底上制备了硼掺杂氧化锌(BZO)薄膜,研究了ITO缓冲层对ITO/BZO复合薄膜表观形貌、导电性能和光学性能的影响;并研究了ITO/BZO薄膜在非晶硅薄膜太阳能电池的应用.结果表明,以ITO作为缓冲层来沉积BZO薄膜,有利于BZO晶粒尺寸的长大,并可以显著提高BZO薄膜的导电能力.ITO/BZO复合薄膜具有相对较高的导电能力和光学透光率,应用在非晶硅薄膜太阳能电池时转化效率提高0.20;.     

P型微晶硅氧薄膜光电性能研究

本工作采用甚高频等离子体化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了P型微晶硅氧窗口层薄膜,讨论了P型微晶硅氧的光电特性随硼烷掺杂率的变化.采用紫外-可见透射光谱,拉曼光谱,傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR),暗电导测量对薄膜的光电特性进行了表征.结果表明,P型微晶硅氧材料均表现为微晶态,随着硼烷掺杂率增加,晶化程度逐步降低,暗电导率快速减小,光学带隙持续降低.该结果可归因于硼烷掺杂的增加抑制晶化使得非晶成分增多,有效掺杂率降低导致薄膜电导率下降,另一方面,对硅氧物相分离的阻碍作用导致薄膜带隙下降.硼烷掺杂率为0.4;样品的电导率高达0.158 S/cm且光学带隙为2.2 eV,兼具高透射性和良好电导率,可作为高效硅基太阳电池的窗口层.     

阳极氧化铝模板表面结构化铁薄膜的磁光克尔效应

利用磁控溅射的办法在阳极氧化铝模板表面制备了结构化的铁薄膜,研究了其在660 nm波长s偏振光条件下的纵向克尔效应.这是一种获得磁光子晶体的简便方法.对比连续与结构化铁薄膜的克尔信号,可推测阳极氧化铝模板表面结构化铁膜中存在两相,而且这两相中的磁矩存在相互作用.当沉积铁薄膜的名义厚度为20 nm时,结构化铁薄膜的克尔信号和矫顽力信号都增强到最大.