前后光栅周期对于双光栅结构薄膜太阳能电池光俘获效应的影响

本文用时域有限差分法对硅层等效厚度为100 nm的具有不同前后光栅周期的介质/金属双光栅结构薄膜太阳能电池进行了模拟分析,比较了三角形最佳相同与不同周期光栅结构的吸收光谱特性,分析了光栅高度、填充比、硅吸收层厚度对最佳相同和不同周期光栅结构光吸收特性的影响,以及相应结构中导致光吸收增强的共振模式.结果表明前后光栅周期为1:1的共形双光栅结构中存在光泄漏现象,偏离1:1后的光栅结构可有效地抑制低级次衍射光的泄漏,前光栅周期小于后光栅周期的结构光吸收性能的提高来自于平面波导模式在吸收层中的有效激发和传播,而前光栅周期大于后光栅周期的结构光吸收性能的提高则来自于后光栅界面上所激发的等离子体极化模式.在较厚的硅吸收层厚度,前后光栅周期比为1:2和1:3的电池结构也会出现光泄漏现象,从而使具有最大光吸收效率的结构偏离这些周期比结构的位置.     

利用陷光结构增加硅薄膜太阳能电池的吸收效率

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。     

硅薄膜太阳能电池研究的进展

从制备方法、材料和结构的观点出发,概述非晶硅（a-Si)和多晶硅（poly-Si)薄膜太阳能电池研究的进展。对非晶硅特别是对多晶硅薄膜太阳能电池研究的重要结果进行了讨论。阐述非晶硅太阳能电池的各种应用,并对其光电系统进行介绍。对太阳能电池新产品如太阳能电池屋顶瓦及超轻灵活的太阳能电池的开发也作了简介。对由太阳能电池提供动力的空调设备作了叙述。讨论所得出的创新方案。     

光散射与导模共振模型在薄膜太阳能电池结构设计中的应用

利用光散射与导模共振的理论,设计了一种薄膜太阳能电池的陷光结构,对硫属化合物薄膜太阳能电池进行了优化设计,选择多孔氧化铝薄膜(PAA)作为散射层,模型结构层厚度为:窗口层(AZO)320nm,缓冲层(In2S3)65nm,吸收层(SnS)660nm。研究结果表明,光散射与导模共振相结合的薄膜太阳能电池结构能够提高自身的光吸收率,其中由光散射结构提高的全光谱吸收率约为3%。本设计可以优化薄膜太阳能电池的吸收光谱,提高其对近红外波段的光吸收能力,在波长950nm位置的吸收率达到85%,增强了薄膜太阳能电池的光利用率。     

薄膜太阳能电池明年量产

日本本田公司准备量产的是利用铜-铟-镓-硒（CIGS）化合物薄膜的太阳能电池，由本田工程公司开发．模块转换效率约为12％，接近过去的硅太阳能电池的水平，同时生产过程中必须的能耗可控制到现有硅太阳能电池的一半，少排放二氧化碳50％．该太阳能电池，预计销售将于2007年秋在全日本展开．     

巧妙设计双缝干涉实验测量光的波长

为了解决高中《物理·选修3 4》“实验:用双缝干涉测量光的波长冶 的教学重难点问题,创新设计了双 缝干涉实验装置. 不但实验现象非常明显直观,实验效果极佳,而且符合原有实验设计对该实验能力的考查要求. 该实验设计可以作为演示实验和学生分组实验,是值得推广的实验方法     

亚波长金属光栅的光耦合增强效应及透射局域化的模拟研究

介质层上的亚波长金属光栅产生的表面等离子体（surface plasmons,SPs）可以极大地增强光栅下介质层内的透射光强.增强作用从500 nm延续到近红外区域.在波长610 nm附近有接近110%的增强,在波长700 nm及740 nm处也有180%左右的增强.而这个波长范围与薄膜太阳能电池的吸收谱很相近,因此这种结构有望大幅度提高薄膜太阳能电池及不同波长光探测器等光电转换器件的光耦合效率. 关键词： 表面等离子体 亚波长光栅 薄膜太阳能电池 透射增强     

氢退火的BZO前电极对非晶硅薄膜太阳能电池性能的影响

采用低压化学气相沉积方法在玻璃衬底上制备了B掺杂的ZnO（BZO）薄膜,通过氢退火对BZO进行处理,然后作为前电极进行了非晶硅薄膜太阳能电池的制备及性能研究。结果表明：在氢气气氛下退火后,BZO薄膜的载流子浓度基本无变化,但Hall迁移率显著提高,这使得BZO薄膜的导电能力提高;当采用厚度较小、透光率较高的BZO薄膜进行氢退火后作为前电极结构时,非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高0.3~0.4 mA/cm²,电池的转化效率提高0.2%。实验结果可为通过优化前电极结构来提高非晶硅薄膜太阳能电池转化效率提供一种简易的方法。     

基于FDFD方法周期结构的薄膜太阳能电池特性

利用非均匀媒质界面等效参量提取方案结合频域有限差分方法对周期结构薄膜太阳能电池的光学特性进行了数值分析及机理探究.结合等离子体共振条件,研究了两种设计结构的反射、传输、吸收特性及场分布特性,结果表明在低频点,介质和银分界面的场强明显增强,吸收明显增大.探讨了增强因子与结构、入射波长及入射角度间的关系,并分析了其内在的物理机理.结果表明,增强因子在低频时较大且随入射角度增大而增大,最大可达5.7.     

基于FDFD方法研究含石墨烯薄膜太阳能电池的电磁特性

近年来, 基于非晶硅太阳能电池在提高能量转换效率和降低成本等方面的研究越来越受到学者的关注, 其中, 太阳能电池吸收峰值的位置, 反映了电池对该频点及其附近频谱光波吸收具有较好的效果. 然而, 非晶硅太阳能电池的吸收峰位置主要是由非晶硅和金属电极的参数决定, 很难实现位置的可调以及进一步的吸收效率增加. 所以, 在周期结构太阳能电池的金属光栅结构中引入单层石墨烯薄膜, 借助石墨烯的特殊光电特性, 即介电常数可通过改变化学势μ_c来调谐, 并结合频域有限差分方法的数值模拟, 理论上实现了对太阳能电池能量吸收峰位置的调谐. 针对石墨烯电导率的虚部出现奇异点, 本文提出了采用数值拟合予以解决奇异点的方法, 数值结果表明近似表达式的最大绝对误差为0.8%. 本设计结构的理论结果可为实际有机薄膜太阳能电池在工作频段的调节和优化提供理论基础和技术支撑.     

金属光栅用于增强非晶硅薄膜太阳能电池光吸收率研究

提高太阳能电池光电转换效率的一个重要途径就是提高它的光子吸收能力。在传统非晶硅薄膜太阳能电池中加入了金属光栅,设计出一种新的复合电池结构。基于严格耦合波分析矢量衍射理论计算了该结构的吸收光谱和增强因子;讨论了光栅宽度、入射光角度和入射光偏振态对吸收的影响。结果显示,设计的太阳能电池结构能够显著提高光的吸收率,在TM偏振光入射条件下,该结构的吸收增强因子最高可达40%;在其他偏振态光线入射时,其吸收增强因子也可达到16%左右。     

一个非晶硅薄膜太阳能电池制备用激光刻线系统

 非晶硅薄膜太阳能电池制备过程中的激光刻线工艺要求刻线宽度在30 μm～50 μm之间,死区范围小于300 μm,刻线深度符合工艺要求。这不仅要求激光器具有较高的光束质量,而且要求光学系统具有较高的成像质量和较宽的焦深。设计了单激光器四分光路的激光刻线系统。采用设计的激光刻线装置,在1 400 mm×1 100 mm×3.2 mm玻璃基板上进行刻线试验,分别得到刻线P1,P2,P3的线宽为35 μm,50 μm和45 μm,死区范围（P1至P3的距离）为287 μm,最终深度分别为0.98 μm,0.24 μm和0.58 μm,刻线宽度和深度均符合薄膜太阳能电池制备工艺要求。     

探究不同波长的光对太阳能电池功率的影响

介绍了利用自制的太阳能电池特性测试装置和不同颜色的滤光片探究不同波长的光对太阳能电池功率的影响.当波长较长的光照射时,电池片的功率相对较高;而在光波长较短的范围内,电池片功率相对较低.     

多晶硅薄膜太阳能电池的研究进展

1前言太阳能的光伏应用已给我们展示了非常广阔的前景．因此,可将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制和发展正日益引起关注．硅太阳能电池是最有发展前景的．目前,晶体硅太阳电池因丰富的原材料资源和成熟的     

异向混合光栅薄膜太阳能电池光吸收分析

为了分析混合光栅对硅薄膜太阳能电池光吸收的影响,在硅层厚度等效一致的条件下,设计了单一形状、同向和异向混合形状光栅单晶硅太阳能电池结构.利用时域有限差分法分别优化计算了各种混合光栅的最佳尺寸、光生电流密度和光吸收效率,发现异向混合结构的Ag光栅比其他结构具有更好的光吸收能力.通过电磁场强度分布图分析了混合光栅结构的吸收增强机理,并针对异向混合光栅,计算了不同光栅数量组成结构的光生电流密度.同时,利用光吸收增强因子定量分析得出一个三角凸型和一个抛物线凹槽是异向混合光栅最佳数量组合.有规律地改变这种混合光栅的宽度比和高度比,计算光生电流密度.结果发现当宽度比为1∶1,高度比在一个小范围内(0.67～1.86)波动时,这种异向混合结构比平板太阳能电池的光生电流密度提高了62.9%.研究结果可为薄膜太阳能电池的结构和参数设计提供参考.     

铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池

光伏发电是将“取之不尽、用之不竭”的清洁能源太阳能直接转化为电能的一种新能源技术。大力发展光伏技术并促进其大规模应用是推进能源结构转型的重要途径。光伏发电是通过太阳能电池实现的,经过60多年的发展,涌现了各类太阳能电池,其中硅太阳能电池一直占据主导地位,极大地推动了光伏产业的大规模应用。但硅太阳能电池进一步降低成本愈发困难,而新型薄膜太阳能电池拥有低成本、高效率,且适于多场景应用的优点,成为明日之星。铜锌锡硫硒太阳能电池作为一种新型薄膜太阳能电池,其吸光系数高、弱光响应好、稳定性高、环境友好、组成元素储量丰富且价格低廉,具有很大的发展潜力,近年来受到越来越多的关注。文章重点介绍铜锌锡硫硒太阳能电池的工作原理、关键材料与器件的研究进展以及未来的发展前景。     

薄膜太阳能电池异型布拉格背反射结构设计与制作

根据多光束干涉原理设计出用于薄膜太阳能电池的异型布拉格背反射器(IDBR).该异型布拉格背反射结构由两对非晶硅(36.5 nm)/二氧化硅(81 nm)分布式布拉格反射器(DBR)结构与三对非晶硅(73 nm)/二氧化硅(162 nm)DBR结构组合而成.讨论了不同结构的背反射器性能,分析了IDBR中心波长与层数的选择...     

双波长光参量振荡器的研究进展及应用

双波长光参量振荡器是一类非常新颖的激光器件。本文阐述了双波长光参量振荡器的工作原理,并总结了双波长光参量振荡器的研究进展,探讨了双波长光参量振荡器发展中存在的技术问题,介绍了双波长光参量振荡器的应用。     

钒氧酞菁多晶薄膜的稳态光电压特性研究

报道了Ａｌ／ＶＯＰｃ／ＩＴＯ夹心结构在稳态连续光照射下的光电压作用谱，稳态光电压作用谱不仅依赖于照射光的波长，而且依赖于ＶＯＰｃ（钒氧酞菁）多晶薄膜的堆积方式，对ＶＯＰｃ在相１，相１１，及α型三种堆积方式的稳态电压波长响应进行了研究，并对其内在机制作了初步探讨。     

镀膜法改善有机薄膜太阳能电池光学性能

有机活性材料的低载流子迁移率使得有机光伏电池的电极收集到的电荷较少。增加活性层光吸收能够增加激子的产生数从而增加电极收集到的电荷,提升器件的性能。通过对器件模拟的方法,研究以P3HT：PCBM为活性层的薄膜太阳能电池的光学性能。 在此基础上,提出采用镀多层高反射膜的方法改善电池器件的光学性能。结果表明：活性层厚度对电池器件的光吸收起到主导作用;镀多层高反射膜在活性层厚度小于160 nm、Ag厚度小于20 nm时能大幅度改善电池器件的光学性能,光生激子总数随活性层厚度的增加而迅速增多,并且在活性层厚度约为150 nm时为一个最佳值。