检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

非晶硅太阳电池宽光谱陷光结构的优化设计

物理学报 2013年第24期62卷 306-311页

作者：贾玉坤杨仕娥郭巧能陈永生郜小勇谷锦华卢景霄郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室郑州450052

陷光是改善薄膜太阳电池光吸收进而提高其效率的关键技术之一.以非晶硅(α-Si)薄膜太阳电池为例,设计了一种新的复合陷光结构:在Ag背电极与硅薄膜之间制备一维Ag纳米光栅,并通过保形生长在电池前表面沉积织构的减反膜.采用有限元数值模... 详细信息

陷光是改善薄膜太阳电池光吸收进而提高其效率的关键技术之一.以非晶硅(α-Si)薄膜太阳电池为例,设计了一种新的复合陷光结构:在Ag背电极与硅薄膜之间制备一维Ag纳米光栅,并通过保形生长在电池前表面沉积织构的减反膜.采用有限元数值模拟方法,研究了该复合陷光结构对电池光吸收的影响,并对Ag纳米光栅的结构参数进行了优化.模拟结果表明:该复合陷光结构可在宽光谱范围内较大地提高太阳电池的光吸收;当Ag纳米光栅的周期P为600 nm,高度H为90 nm,宽度W为180 nm时,在AM1.5光谱垂直入射条件下α-Si薄膜电池在300—800 nm波长范围内总的光吸收较无陷光结构的参考电池提高达103%,其中在650—750 nm长波范围内的光子吸收率提高达300%以上.结合电场强度分布,对电池在各个波段光吸收提高的物理机制进行了分析.另外,该复合陷光结构的引入,还较大地改善了非晶硅电池对太阳光入射角度的敏感性.

关键词：非晶硅太阳电池陷光银纳米光栅数值模拟

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

仿生纳米硅结构减反射及陷光性能模拟研究

光学学报 2016年第5期36卷 163-168页

作者：潘峰张旺张荻上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室上海200240

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... 详细信息

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.

关键词：材料减反射陷光太阳能电池

半球凹坑表面玻璃基片在薄膜电池中的陷光应用

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光学学报 2013年第2期33卷 278-283页

作者：钟建平王庆康上海交通大学微纳科学技术研究院上海200240

研究了一种新颖的具有紧密型半球凹坑阵列表面结构的玻璃基片。运用严格耦合波分析(RCWA)方法研究了此玻璃基模型在光垂直入射条件下的透射衍射,数值结果表明此类玻璃基片可以有效地衍射光线。当结构周期在2.6μm附近时,玻璃基片在长波... 详细信息

研究了一种新颖的具有紧密型半球凹坑阵列表面结构的玻璃基片。运用严格耦合波分析(RCWA)方法研究了此玻璃基模型在光垂直入射条件下的透射衍射,数值结果表明此类玻璃基片可以有效地衍射光线。当结构周期在2.6μm附近时,玻璃基片在长波段(0.6～0.8μm)具有较高的雾度。为了改善薄膜电池的陷光效果,考虑将此玻璃基片运用到非晶硅薄膜太阳能电池结构中,数值结果表明与平板结构薄膜太阳能电池相比,当结构周期为2.6μm时,光垂直入射条件下非晶硅薄膜结构在0.3～0.8μm波段平均吸收率提高18.7%,在0.6～0.8μm波段吸收率提高17.9%～77.7%。

关键词：薄膜薄膜太阳能电池光子晶体陷光衍射

基于溅射后腐蚀ZnO的单结微晶硅太阳电池中的陷光研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

太阳能学报 2016年第4期37卷 801-807页

作者：白立沙刘伯飞赵慧旭赵颖张晓丹南开大学光电子薄膜器件与技术研究所南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,研究衬底表面形貌和电学特性的变化对微晶硅单结太阳电池性能的影响。通过对不同腐蚀时间溅射ZnO∶Al衬底及基于此的微晶硅单结电池进行研究发现:衬底表面横纵特征尺寸可通过腐蚀时... 详细信息

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,研究衬底表面形貌和电学特性的变化对微晶硅单结太阳电池性能的影响。通过对不同腐蚀时间溅射ZnO∶Al衬底及基于此的微晶硅单结电池进行研究发现:衬底表面横纵特征尺寸可通过腐蚀时间进行有效调控,光电性能的权衡使其存在最优化衬底腐蚀时间,从而使微晶硅单结电池达到最大光吸收和高电学性能。对衬底陷光结构和电池工艺进一步调整,获得初始效率达10.01%的单结微晶硅薄膜太阳电池,将其应用到非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层电池中,电池效率可达14.51%。

关键词：微晶硅薄膜太阳电池 VHF-PECVD 衬底陷光

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

一种太阳电池纳米陷光结构的制备方法

功能材料 2013年第17期44卷 2583-2588页

作者：张福庆程广贵郭立强凌智勇张忠强袁宁一丁建宁江苏大学机械工程学院微纳米实验中心江苏镇江212013 常州大学材料学院低维材料微纳器件与系统中心江苏常州213164 常州大学材料学院江苏省太阳能材料与技术实验室江苏常州213164

提出了一种利用石墨纳米颗粒作为掩膜,通过金属辅助刻蚀来制备具有低反射率的太阳电池纳米陷光结构的方法。用该方法制得了一种表面覆盖有纳米线和纳米孔的太阳电池纳米陷光结构。结合金属辅助刻蚀的机制和这种陷光结构的形成原理,分析... 详细信息

提出了一种利用石墨纳米颗粒作为掩膜,通过金属辅助刻蚀来制备具有低反射率的太阳电池纳米陷光结构的方法。用该方法制得了一种表面覆盖有纳米线和纳米孔的太阳电池纳米陷光结构。结合金属辅助刻蚀的机制和这种陷光结构的形成原理,分析了石墨纳米颗粒和H2O2浓度对陷光结构形貌的影响,并讨论了陷光结构的形貌对样品陷光性能的影响。最后,制得了在300～1100nm波长范围内平均反射率仅为3.6%的太阳电池陷光层。

关键词：陷光石墨纳米颗粒金属辅助化学刻蚀减反射形貌

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

异质结太阳电池硅衬底绒面陷光结构的优化

光学学报 2015年第2期35卷 237-244页

作者：王利果赵振越张晓丹王奉友姜元建杜建赵颖刘彩池魏长春许盛之郝秋艳河北工业大学信息功能材料研究所天津300130 南开大学光电子薄膜器件与技术研究所光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

硅异质结(SHJ)太阳电池作为备受关注的新型高效太阳电池,是在单晶硅表面沉积非晶硅薄膜制备而成的。将绒面结构的单晶硅衬底应用于异质结太阳电池,可以减少光的反射,增强光吸收的效率,从而提高太阳电池短路电流密度。利用湿法化学腐蚀... 详细信息

硅异质结(SHJ)太阳电池作为备受关注的新型高效太阳电池,是在单晶硅表面沉积非晶硅薄膜制备而成的。将绒面结构的单晶硅衬底应用于异质结太阳电池,可以减少光的反射,增强光吸收的效率,从而提高太阳电池短路电流密度。利用湿法化学腐蚀对单晶硅衬底表面进行制绒,通过优化影响绒面形貌的几个关键参数,包括异丙醇浓度、时间、衬底类型和硅酸钠的含量,最终通过在n型单晶硅衬底上制绒,使波长为1011 nm处最低反射率从制绒前的34.7%降低到了9.14%,将制绒衬底应用到异质结太阳电池上,短路电流由32.06 m A/cm-2提升到36.16 m A/cm-2,有效地改善了SHJ太阳电池的性能。

关键词：光学设计陷光制绒金字塔形貌反射率硅异质结太阳电池

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

陷光结构以及异质结太阳能电池的研究

陷光结构以及异质结太阳能电池的研究

作者：乔秀梅河北师范大学

学位级别：硕士

目前,随着能源的日益短缺和环境污染的日益严重,太阳能做为一种新能源受到广泛的关注,太阳能电池也成为研究的热点,太阳能电池的效率和生产成本是光伏行业发展的关键因素。异质结电池具有低温高效的特性,利用其低温特性可以降低对硅材... 详细信息

目前,随着能源的日益短缺和环境污染的日益严重,太阳能做为一种新能源受到广泛的关注,太阳能电池也成为研究的热点,太阳能电池的效率和生产成本是光伏行业发展的关键因素。异质结电池具有低温高效的特性,利用其低温特性可以降低对硅材料的热应力和体损失,因而降低了电池对硅材料的要求,有利于廉价硅材料的使用和硅片的轻薄化。而径向结电池利用其对光子的轴向吸收和载流子的径向输运,缩短了载流子的输运距离。对载流子的扩散距离要求降低,有利于载流子的收集,提高电池效率,从而也可以降低电池材料的生产成本。可见,这两种结构的电池满足高效低成本的发展要求。提高电池效率的另一途径是增加电池的光吸收,因此陷光效果对电池来说也是很关键的。最常见的陷光结构是金字塔绒面,而纳米线阵列也具有特殊的陷光效果,同时纳米线阵列也是径向结电池制备的关键。本文以提高电池效率为基准,研究对比了金字塔状绒面与纳米线阵列的陷光效果,并基于纳米线阵列制备了径向异质结电池,同时与平面异质结电池做了对比,发现径向异质结电池的效率要高于平面异质结电池。同时也指出了本文实验存在的缺陷:纳米线阵列尺寸的设计需要改进,薄膜的包角覆盖需要进一步探讨。为了对实验进行指导,在进行实验之前,首先用模拟软件AFORS-HET进行了模拟计算。总之,本文的主要研究工作内容如下:1)对异质结太阳能电池进行了数值分析和模拟计算,得到了比较好的结果,为后续的实验提供了一定的理论指导,避免了大量的重复性工作,利用AFORS-HET太阳能模拟软件,根据实验的要求,选取(n/i)a-Si/(p)c-Si异质结太阳能电池结构,模拟了掺杂非晶硅层和本征非晶硅层的一些参数对电池性能的影响。通过模拟指出非晶硅的掺杂浓度和厚度应控制在合适的范围之内。对于本征非晶硅其厚度在5 nm左右最为合适,对于n型非晶硅的掺杂浓度在7×1019 cm-3左右最为合适,同时指出界面态密度应小于1012cm-2eV-1,否则对电池的性能有很大的影响。2)通过湿法腐蚀的方法制备了单晶硅的金字塔绒而结构,研究了腐蚀的时间、温度对绒面的形貌和反射率的影响,发现在5%KOH,体积比为2%异丙醇混合溶液中,温度为70℃,35 min条件下的制绒效果最好,其反射效率最低可以达到11%。证实了对于均匀金字塔的绒面结构,金字塔的尺寸大小不影响反射率,因为大金塔面与面之间的夹角与小金字塔面与面之间的夹角相等。而对于非均匀金字塔结构,当多数为大金字塔并加少数小金字塔时,反射率比较高。同时通过光刻与反应离子刻蚀的方法制备了纳米线阵列,对比了这两种减反结构的反射率,根据实验结果,指出本文中的纳米阵列结构需要进一步优化。3)基于纳米线阵列制备了径向异质结电池,获得了 10.88%的效率,并与平面异质结太阳能电池的性能进行了对比研究。通过测试电池的各项性能发现径向异质结电池的效率要高于平面异质结电池的效率。同时也提出了本文中的径向异质结电池存在的问题:非晶硅薄膜在柱子侧面覆盖的不是很均匀,即没有很好的包角覆盖,这严重影响了电池的效率。

关键词：太阳能电池异质结径向结纳米线阵列陷光模拟

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

非晶硅薄膜太阳电池陷光结构的模拟与设计

非晶硅薄膜太阳电池陷光结构的模拟与设计

作者：贾玉坤郑州大学

学位级别：硕士

与第一代晶体硅太阳电池相比，非晶硅薄膜太阳电池具有节省原材料、制备工艺简单，成本低廉等优势。但是，由于薄膜材料的缺陷态密度较高，厚的非晶硅层虽然能够较好的吸收入射光，但是加剧了复合，载流子的收集效率下降，因此，一般要... 详细信息

与第一代晶体硅太阳电池相比，非晶硅薄膜太阳电池具有节省原材料、制备工艺简单，成本低廉等优势。但是，由于薄膜材料的缺陷态密度较高，厚的非晶硅层虽然能够较好的吸收入射光，但是加剧了复合，载流子的收集效率下降，因此，一般要求电池光吸收层的厚度小于其少数载流子的有效扩散长度;而过薄的非晶硅层显然不能充分吸收入射光，尤其是对带隙附近的光的吸收率很低，同样限制了电池的短路电流和光电转换效率。为了解决上述矛盾，必须为电池设计有效的陷光结构，在电池光吸收层的物理厚度不变的情况下，大大增加其光学厚度，这种电薄光厚的电池可以在保证载流子收集效率的同时，有效改善电池的光吸收。本学位论文首先介绍了常用的非晶硅薄膜陷光技术，并重点综述了金属纳米结构表面产生的表面等离激元(Surface Plasmon，简称SP)在太阳电池陷光中的应用。在此基础上，分别将一维或二维周期性分布金属纳米结构(即金属纳米光栅)引入非晶硅薄膜电池的前表面或后表面，并结合传统的陷光技术，如减反膜、表面织构等，为非晶硅薄膜电池设计出了多种陷光结构。论文采用基于有限元法的COMSOL数值模拟软件，模拟了不同陷光结构太阳电池的光吸收。通过分析电池在不同波段的光子吸收率、吸收光谱、光吸收层中的电磁场分布以及金属纳米颗粒散射截面等，对上述几种陷光结构进行了优化，阐述了其陷光机理。本文取得的主要研究成果如下：(1)在非晶硅薄膜太阳电池前表面设计一维Ag纳米光栅：在TM波垂直入射的情况下，前表面有一维Ag纳米光栅的电池在短波段的光子吸收率较参考电池有一定下降，但在中长波段的光子吸收率则有较大幅度地提高;当光栅截面半径R=50nm，周期P=350nm时，电池总的光吸收较参考电池提高了29.5%。然而，在TE波入射下，由于Ag光栅表面不能产生表面等离激元，且Ag光栅本身对入射光的有一定的吸收和反射，导致电池在混合波入射时，整个入射光谱(300～800nm)范围内吸收的光子数仅为参考电池的92%。也就是说，在前表面引入一维Ag纳米光栅后，非晶硅薄膜太阳电池的光吸收反而降低。基于上述模拟结果，我们认为：在太阳电池陷光设计中，不宜将一维金属纳米光栅置于电池前表面。(2)复合陷光结构的设计与优化：在Ag背电极与硅薄膜之间制备一维金属纳米光栅,并通过保形生长在电池前表面沉积织构的减反膜，该复合陷光结构可获得较好的陷光效果。当背表面一维金属纳米光栅的横截面为三角形时，填充因子FF=0.5的光栅的陷光效果优于FF=1的光栅，与Al光栅相比，Ag光栅的效果更佳。当光栅横截面顶角为θ=80°，面积S=18750nm2时，电池在AM1.5太阳光谱垂直入射下总的光吸收较参考电池提高率Eabs达96%;当背表面一维Ag纳米光栅的横截面为矩形时，矩形高度H=90nm，宽度W=180nm，光栅的周期P=600nm时，Eabs达到最大值103%。上述复合陷光结构设计均可在宽光谱范围内提高非晶硅薄膜电池的光吸收，其中，中短波段光吸收的改善主要归因于前表面减反膜和表面织构的贡献，而长波段光子吸收率的提高则是Ag纳米光栅表面等离激元和波导模共同作用的结果。另外，上述复合陷光结构设计还较大地改善了非晶硅薄膜电池对太阳光入射角度的敏感性。(3)周期性分布的Ag纳米颗粒对非晶硅薄膜电池光吸收的影响：将Ag纳米颗粒置于电池前表面时，在平面波垂直入射下，电池在中长波段的光子吸收率较参考电池有明显提高;其中，大颗粒在大的分布周期下陷光效果较好，当Ag纳米颗粒半径R取110nm，周期P取500nm时，Eabs达到最大值49%。将Ag纳米颗粒分别置于电池前后表面同一位置时，电池的Eabs可提升至55%。但是，该陷光结构电池对入射光的角度变化较敏感，要取得良好的陷光效果，应保持入射角度在30度以内。

关键词：表面等离激元陷光数值模拟非晶硅太阳电池

基于纳米陷光结构的砷化镓薄膜太阳能电池光电性能分析

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于纳米陷光结构的砷化镓薄膜太阳能电池光电性能分析

作者：杨东燕山大学

学位级别：硕士

太阳能电池直接将光能转化为电力,为满足日益增长的全球能源需求提供了一个切实可行且可持续的解决方案。受益于半导体技术的进步,太阳能电池发电成本已经达到可以与全球许多国家的消费电力价格相竞争的程度。进一步提高太阳能电池光能... 详细信息

太阳能电池直接将光能转化为电力,为满足日益增长的全球能源需求提供了一个切实可行且可持续的解决方案。受益于半导体技术的进步,太阳能电池发电成本已经达到可以与全球许多国家的消费电力价格相竞争的程度。进一步提高太阳能电池光能利用率可以进一步提升太阳能电池的竞争力。首先,介绍砷化镓薄膜太阳能电池的研究背景,进而讲述了纳米结构陷光增效技术的原理及其研究现状,最后阐述了本论文的研究目的和意义。本文利用基于有限元法的仿真软件COMSOL Multiphysics系统研究了金属纳米结构和电介质纳米结构对太阳能电池光电转换效率的影响。通过光管理和载流子管理对相应的机理进行解释,为今后用于太阳能电池增效的纳米结构的制备和应用奠定了良好的基础。其次,介绍了基于波动方程和载流子输运方程组的光管理和载流子管理的概念和仿真理论,并简单介绍基于有限元法的建模方法和步骤,为接下来的电池模型计算提供了理论指导。再次,利用COMSOL Multiphysics在砷化镓太阳能电池上表面构建银金属球形纳米粒子层和氮化硅渔网形纳米结构层。通过网格扫描的方法优化纳米结构的几何参数,并通过光管理和载流子管理分析其陷光增效原理和影响。最后,通过COMSOL Multiphysics构建钝化层为铝镓砷的砷化镓薄膜太阳能电池,并研究氮化硅纳米锥结构和二氧化钛纳米锥结构以及氟化镁-硫化锌双层减反射膜对这种薄膜太阳能电池光电性能的影响,最后针对纳米结构提高太阳能电池陷光能力的机理进行了讨论。

关键词：薄膜太阳能电池陷光纳米结构光管理载流子管理