基于六边形光子晶体结构的太阳能电池吸收层设计

论文摘要

本文详细的总结了太阳能电池的背景、发展历程、影响吸收效率的因素。按照光子晶体的不同维数,分析了光子晶体在太阳能电池中的应用进展和特点。在本研究中,研究了利用光子晶体结构来设计和优化薄膜太阳能电池中的砷化镓(GaAs)或砷化铟(InAs)吸收层。采用六边形散射体,分别讨论了空气和二氧化硅填充散射元的情况。设计并优化了六种不同情况下的光子晶体吸收层结构,吸收材料为GaAs或InAs,散射元填充空气或二氧化硅。模拟结果表明,采用光子晶体结构的吸收层可以大大提高吸收层的吸收效率。当吸收层高度H=0.20μm时,GaAs的最大吸收率为79.51%,InAs的最大吸收率为96.57%。另外,当入射角为70°时,结构的吸收率在65%以上,因此光子晶体结构吸收层受光入射角的影响较小。同时,光子晶体的大孔结构适用于量子点的填充,量子点对光的吸收率影响不大,但可以提高光电转换效率。同时,本文还对六边排布的六边形光子晶体结构进行了模拟分析,分析其各种缺陷态下的慢光情况,为光子晶体在太阳能电池应用中提供了理论支撑。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 太阳能电池简介
•   1.2 光子晶体在太阳能电池中的应用
•     1.2.1 一维光子晶体在太阳能电池中的应用
•     1.2.2 二维光子晶体在太阳能电池中的应用
•     1.2.3 三维光子晶体在太阳能电池中的应用
•   1.3 总结与展望
• 第二章 上下层相同的太阳能电池吸收层结构设计
•   2.1 上下层相同的太阳能电池吸收层研究
•   2.2 结构设计
•   2.3 吸收层模拟
•     2.3.1 两种不同吸收层中的气孔散射体模拟
•     2.3.2 两种不同吸收层介质柱散射体的模拟
•     2.3.3 分析比较
•   2.4 本章小结
• 第三章 上下层不同的太阳能电池吸收层结构设计
•   3.1 上下层不同的太阳能电池吸收层研究
•   3.2 结构设计
•   3.3 吸收层模拟
•     3.3.1 介质柱散射体的模拟
•     3.3.2 空气孔散射体的模拟
•     3.3.3 分析比较
•   3.4 本章小结
• 第四章 陷光和效率的机理分析
•   4.1 慢光简介
•   4.2 结构设计
•   4.3 禁带及慢光机理分析
•   4.4 慢光特性分析
•     4.4.1 上下层相同结构的慢光分析
•     4.4.2 上下层结构不同的慢光分析
•     4.4.3 线缺陷结构慢光分析
•     4.4.4 点缺陷结构慢光分析
•     4.4.5 耦合腔结构慢光分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 姜澄溢

导师: 万勇

关键词: 光子晶体,太阳能电池,吸收效率,慢光,缺陷态

来源: 青岛大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,化学,电力工业

单位: 青岛大学

分类号: O734;TM914.4

DOI: 10.27262/d.cnki.gqdau.2019.001184

总页数: 45

文件大小: 2565K

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