一种宽波段减反的新型苞状蛾眼结构模拟研究

基于传统抛物面蛾眼结构(PSMS)的优良减反性能,设计出一种具有抛物线中心截面的新型苞状蛾眼结构(BSMS).采用时域有限差分法(FDTD),通过对比PSMS在不同底面直径和高度下的平均反射率,确定了最佳底面直径为200 nm;在此基础上分析了PSMS、BSMS及圆锥形蛾眼结构(CSMS)在不同高度下的反射率大小和截面...     

银镜反应制备纳米蛾眼减反结构法

为了降低光学表面的菲涅耳反射,提出了一种制备仿生减反结构的方法.利用银镜反应并结合退火处理在硬性材质基底表面制备银纳米粒子,经反应离子刻蚀工艺,在基底表面形成一层纳米蛾眼减反结构.分析了周期分布和随机分布纳米蛾眼的光学特性,实验研究了退火参量和刻蚀参量对银纳米颗粒直径、密度以及高度的影响,并在硅和石英基底上分别制备了随机减反结构.测试结果表明:硅基平均反射率小于4.5%,双面石英基透过率达98.1%.理论和实验均表明:随机分布的纳米仿生蛾眼结构具有宽光谱、广视角和高减反特性,所提出的制备方法具有简便易行、低成本、大幅面等优点,在光电器件中具有良好的潜在应用前景.     

仿生纳米硅结构减反射及陷光性能模拟研究EI北大核心CSCD

仿造蝉翼凸起状结构,建立了硅纳米锥模型,在此基础上研究其减反射及陷光性能与其底部直径、高度的关系,确定直径150nm、高度500nm为其最优结构参数,该参数的纳米锥结构在300~1200nm波段平均反射率为1%.将优化的纳米锥结构与平板结构以及相同参数的纳米柱结构进行了比较,从反射曲线、电场强度分布、能量吸收密度分布、电子生成速度分布多个角度证实了纳米锥结构优异的减反射及陷光性能,为硅基光伏器件减反射陷光微结构设计提供了参考.     

利用蛾眼结构提高有机太阳能电池光吸收效率的理论研究

为提高有机太阳能电池(OSCs)的能量转换效率,将蛾眼微结构应用于OSCs上.通过理论模拟计算,得出在有机层厚度一定的情况下,带有蛾眼微结构的OSCs相比于普通平板结构的OSCs的光吸收效率有较大的提高.通过对微结构形貌、周期和高度的优化,使蛾眼结构OSCs的光吸收效率比普通平板OSCs提高了11.3％.器件光场分布的模拟计算表明,光吸收效率的提高是由蛾眼结构减反增透的效果和表面等离子体(SPP)增强吸收共同导致的结果.     

周期栅格结构表面的零反射现象

为研究周期微栅格对材料法向反射特性的影响规律,利用时域有限差分(FDTD)方法计算周期在6~14μm之间的一维硅栅格结构的光谱法向反射率,通过选择合适的栅格轮廓和参数,在不同波长位置实现零反射现象.在此基础上分析三角形栅格的深度H和刻蚀宽度L对其光谱法向反射率的影响,发现在3.23μm和8.7μm附近实现零反射现象的最佳栅格参数.     

一种具有减反射性能的Cu2ZnSnS4太阳能电池透明导电氧化物薄膜

通过研究一种新型透明导电氧化物薄膜(transparent conductive oxide, TCO)的减反射作用,探索增加入射光进入Cu₂ZnSnS₄ (CZTS)太阳能电池从而提高太阳能电池效率的新途径.在AM1.5光照条件下,设计了一种在宽波长范围内具有更好的减反射性能的TCO薄膜,即SiO₂/ZnO减反射TCO薄膜(antireflective transparent conductive oxide, ATCO).为了衡量300—800 nm波长范围内的减反射效果,引入了有效平均反射率方法 (effective average reflectance, EAR)进行测算.为充分考虑折射率色散的影响以及TCO, ATCO薄膜与有源层的耦合,本文采用多维光学传输矩阵对各关键材料层的耦合及膜厚进行了优化,以准确衡量最优的减反射效果.最后,通过比较常规CZTSSC和ATCO-CZTSSC的减反射性能,得到了新型ATCO膜,可以有效地减少光损耗并提高光电转换效率的结论.     

双波段宽带减反膜的研究

根据电视/红外双色制导的要求,研制了锗酸盐基底上的双波段宽带减反膜。其膜系设计采用二氧化钛和二氧化硅分别作为高、低折射率膜料的13层膜堆,镀制的膜层满足环境稳定性标准。在0.56~0.75μm波长范围内,双面镀膜后的平均透过率大于98%,单面平均剩余反射率不超过0.5%;在3.6~4.8μm波长范围内,双面镀膜后的平均透过率至少可达到85%,单面平均剩余反射率不超过1.5%。     

渐变折射率减反膜的设计及其全向性能

相比于传统的多层减反膜,渐变折射率减反膜有更好的减反性能。通过沉积折射率介于基底与空气且均匀变化的介质材料可以制备渐变折射率减反膜。选择的制备方法不同,会导致渐变折射率减反膜的结构不同,其减反效果也有所差异。通过数值模拟仿真,研究不同结构的渐变折射率减反膜在不同入射角时的减反效果,可得出渐变折射率减反膜的最优结构。最优结构的渐变折射率减反膜当入射角为0°~45°时对可见光的反射率在0.6%以下,当入射角为75°时反射率低于15.5%。     

ZnO薄膜的反射、透射光谱及能带结构测量

采用正入射的方法研究了生长在硅基片上的氧化锌薄膜的反射光谱，测量出氧化锌薄膜的光学吸收边在370nm，所对应的能量值为3.35eV，测量生长在石英玻璃基片上的氧化锌薄膜的透射光谱，得到相同的吸收边，表明ZnO薄膜的光学禁带宽度与体材料的禁带宽度一致，反射谱中，在550－600nm之间观察到一个吸收峰，吸收峰的位置以及吸收边的陡峭程度都薄膜的结晶状况的不同而有所不同。     

Ka波段的反射型模拟电调移相器设计

为了能对射频信号进行连续相位调制,设计了Ka波段新型小型化的模拟电调移相器,该电路基于90°分支线电桥与并联结构变容二极管实现电路大范围移相,利用四分之一波长微带线实现电路匹配及阻抗变换,通过并联补偿电阻平衡其插入损耗波动,并对其进行了详细分析与探讨。仿真及实测结果表明:该移相器在29~31GHz频段范围内,可获得180°左右的相移量,插入损耗优于6.5dB,插入损耗波动在1dB内,相移误差小于10°。     

1.55 μm偏振无关半导体光放大器腔面减反膜的研制

设计并制作了1.55 μm偏振无关半导体光放大器腔面TiO2/SiO2多层减反膜, 工艺过程中设计并使用了反射率实时监控装置, 得到了低于5×10－4的腔面剩余反射率. 器件测试结果表明, 管芯在250 mA电流下仍处于未激射状态, 表明减反膜有效抑制了芯片的激射. 半导体光放大器的自发辐射（ASE）谱波动在0.4 dB以下, 3 dB带宽大于52 nm, 半导体光放大器小信号增益近27 dB, 在1520~1580 nm波长范围内偏振灵敏度小于0.5 dB.     

晶硅异质结太阳电池表面三层减反膜的设计与分析

晶硅异质结太阳电池表面的减反层是ITO薄膜,其低的紫外透过率、高的近红外光学损耗限制了电池效率的提升。为此,本文设计了三层减反膜来减小ITO薄膜的光学损耗。利用光学薄膜膜系设计软件TFCalc、光线追迹程序(OPAL 2)和太阳电池模拟软件PC1D对三层减反膜的光学性能和相应电池的电学性能进行了模拟和分析,并对折射率色散效应、晶硅表面形貌以及各膜层的厚度容差进行了讨论。结果表明:考虑折射率色散效应的三层减反膜比ITO薄膜的寄生吸收更小,减反射带宽更大;绒面硅表面减反膜比平面硅表面减反膜的加权平均光学损耗降低了2.43个百分点,相应电池的短路电流密度和转换效率分别提高了0.82 mA/cm²和0.34个百分点;减反膜中低折射率的SiO_x膜层具有更大的厚度容差范围。     

基于等离子喷涂的反射型激光防护涂层研究

本文首先介绍了激光武器在未来战争中的突出地位和发展现状,阐明了高能激光束与目标材料相互作用时的热效应毁伤机理;总结了基于等离子喷涂的反射型激光防护涂层的研究进展,包括等离子喷涂金属涂层和陶瓷涂层的研究进展、以及各自的技术特点和防护效果,为高能激光防护领域的研究提供了借鉴。研究结果表明,控制金属涂层在激光辐照过程中的氧化现象能有效地提高涂层的激光防护性能,同时具有优异反射性能的新型陶瓷涂层在高能激光防护领域中有较好的发展前景。     

表面改性多孔二氧化硅减反膜的稳定性研究

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备SiO_2溶胶,通过提拉法涂制多孔SiO_2减反膜,并在多孔SiO_2减反膜上涂制一层甲基三乙氧基硅烷(MTES)预聚体。通过疏水的MTES预聚体涂制在多孔SiO_2减反膜上,对多孔SiO_2减反膜的表面进行改性,以提高膜层的环境稳定性。经过表面改性的复合膜层的透过率峰值可达99.67%,折射率为1.231,水接触角达123.6°,在相对湿度为95%的环境中放置475 d后膜层的峰值透过率为99.09%,稳定性提高明显。膜层表面平整,激光损伤阈值约为24.5 J/cm~2。     

减反膜对单晶硅太阳能电池性能的影响分析

在太阳能电池效率的评价中,电池材料、掺杂浓度、扩散长度等都是比较重要的参数,合理地改变相关参数可以优化太阳能电池的性能,提高电池效率。此外,在太阳能电池表面镀一层具有减反作用的光学薄膜（简称减反膜）也是提高电池效率的重要手段。以提高电池效率为目标,对单晶硅太阳能电池的掺杂浓度和扩散长度等微观参数进行计算优化,分析了掺杂浓度和扩散长度变化对电池效率的影响。并在此基础上分析了不同类型的减反膜对于电池效率的影响,给出了最佳减反膜材料及其膜系厚度,并且结合镀膜后电池量子效率的变化验证了其准确性。结果表明,在优化电池掺杂浓度和扩散长度的基础上,选择合适的减反膜,电池效率最高可达20.35%,相比于优化前提高了8.25%。     

溶胶凝胶ZrO2/SiO2宽带减反膜的制备与性能

采用溶胶凝胶法制备得到以正丙醇锆和正硅酸乙酯为前驱体的ZrO₂和SiO₂溶胶,通过TFCalc光学薄膜软件模拟了ZrO₂/SiO₂三层“宽M型”基频二倍频减反膜,并使用提拉法制备得到了该均匀膜层。三层减反膜在527 nm和1053 nm处的透过率约为99.5%,且透过率大于99%的波长范围均超过150 nm。经热处理后的膜层表面均方根粗糙度为1.34 nm,表面平整性良好;并运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该减反膜的零几率激光损伤阈值达到36.8 J·cm^-2(1064 nm,10.7 ns)。     

光栅结构减反膜在钙钛矿太阳能电池上的应用

钙钛矿太阳能电池作为新型的光伏器件目前获得了广泛的关注,其光电转换效率不断提高.钙钛矿电池的光电转换性能除了和钙钛矿薄膜的光电性能有密切关系之外,还受到器件的结构、界面、光学设计等方面的影响.研究了钙钛矿电池的表面光学特性,在电池表面引入一层减反薄膜,从而降低光线在表面的反射损失,以期提高电池的转换效率.通过研究薄膜微...     

改性剂对旋转法SiO2减反膜均匀性的影响

分析了采用旋转涂膜法制备溶胶-凝胶SiO2减反膜过程中条纹缺陷产生的机理,利用含氟醇类试剂对减反膜溶胶进行改性,使溶胶链段柔顺性及流动性得到改善。在光学显微镜下对改性前后的膜层进行了对比和分析,对膜层的表面形貌、表面粗糙度以及透射比等特性进行了表征。结果表明:溶胶改性之后的膜层未出现条纹缺陷,表面粗糙度均方根值从4.55 nm下降到小于1.00 nm,膜层表面质量有了较大提高;改性前后膜层的增透性能相当,在熔石英基片上制备的膜层峰值透射比为99.60%~99.89%,膜层激光损伤阈值为21.0~25.3 J/cm2。     

SiO2纳米微球表面结构在可见光波段的减反特性

研究了不同尺寸SiO2胶体微球形成纳米结构薄膜的光学传输特性和光子带隙。通过在玻璃基底上自组装透光的SiO2胶体微球形成胶体晶体薄膜, 依据布拉格定律,分析微球尺寸对胶体晶体光子带隙的影响。为实现可见光波段的全方位减反射,提出通过改变胶体粒径将胶体晶体带隙位置移动至紫外波段,理论计算得出当粒径为112 nm,占空比为0.45时能实现可见光波段0.5%的平均反射率。实验结果表明,玻璃基底在400~800 nm间的平均反射率从4.3%降低至0.7%,最小反射率达0.3%。通过控制微球粒径移动光子带隙位置,优化晶体结构参数实现了可见光波段的减反射,有效提高了光学组件对可见光的利用率。