薄膜太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備。作為新一代的太陽(yáng)能電池,薄膜電池具有硅材料使用較少、容易生產(chǎn)制造、弱光條件下吸收性能良好、回收周期短等眾多優(yōu)勢(shì),它在解決當(dāng)前的能源和環(huán)境問(wèn)題方面具有廣泛的運(yùn)用前景。然而在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中,薄膜電池將光能轉(zhuǎn)換為電能的效率比較低下,導(dǎo)致電池的吸收效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)應(yīng)用的晶體硅太陽(yáng)能電池。同時(shí),相較于化石燃料發(fā)電,薄膜電池發(fā)電價(jià)格高昂,嚴(yán)重的影響和限制了其開(kāi)發(fā)與運(yùn)用。所以,論文的主要工作為研究納米硅薄膜的性質(zhì)和提高薄膜電池的吸收效率。納米硅薄膜作為薄膜電池光電轉(zhuǎn)換中最重要的組成結(jié)構(gòu),使其成為了重點(diǎn)研究的對(duì)象。納米硅薄膜的反射與吸收等性質(zhì)隨其厚度的改變而變化,硅薄膜性質(zhì)的變化將直接影響電池的轉(zhuǎn)換效率及制造成本。針對(duì)納米硅薄膜的厚度會(huì)影響薄膜電池性質(zhì)的問(wèn)題,采用時(shí)域有限差分(FDTD)方法對(duì)納米硅薄膜進(jìn)行了模擬計(jì)算。分析了納米硅薄膜對(duì)入射電磁波的衰減現(xiàn)象,并詳細(xì)地討論了納米硅薄膜的厚度對(duì)其反射率、吸收率及其他光學(xué)性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明,納米硅薄膜對(duì)入射電磁波存在顯著的吸收作用,硅材料的薄膜化有效地增強(qiáng)了其吸收率,厚度為650 nm的硅薄膜... 

【文章來(lái)源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

等離子體極化激元（SPP）

第二章電池的原理和結(jié)構(gòu)及吸收增強(qiáng)效應(yīng)15圖2.10局域表面等離激元（LSP）2.2.2表面等離子共振增強(qiáng)效應(yīng)研究表明，在薄膜電池的硅薄膜表面設(shè)置一層金屬納米粒子（NPS）結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到增強(qiáng)電池的吸收性能的目的，當(dāng)入射光（電磁波）照射電池硅薄膜時(shí)，入射光波跟薄膜表面的金屬納米粒子相互作用將引起表面等離子體共振。共振同時(shí)具有局域場(chǎng)增強(qiáng)和散射效應(yīng)，將引起介質(zhì)與金屬納米粒子周圍局域場(chǎng)的大幅增加，局域場(chǎng)增大能夠增強(qiáng)電池硅薄膜與金屬納米粒子對(duì)入射光產(chǎn)生選擇性共振吸收。金屬納米粒子具有多個(gè)重要的效應(yīng)，在薄膜太陽(yáng)能電池、共振傳感器、新型光子器件[44-46]等多個(gè)領(lǐng)域運(yùn)用廣泛。金屬納米粒子具有陷光效應(yīng)和吸收增強(qiáng)效應(yīng)，使其在增強(qiáng)薄膜電池的吸收上具有廣泛的運(yùn)用前景，利用等離子體共振原理的金屬納米粒子陷光結(jié)構(gòu)受到了研究人員的廣泛關(guān)注。金屬納米粒子表面等離子共振受其形狀、尺寸與材料的影響較大，為了詳細(xì)全面的了解金屬納米粒子對(duì)薄膜電池的影響作用，再進(jìn)一步展開(kāi)對(duì)金屬納米粒子薄膜電池的研究工作顯得非常重要。研究人員利用金屬納米粒子的獨(dú)特性質(zhì)，設(shè)計(jì)和制造了具有不同尺寸、形狀和材料的金屬納米粒子作為薄膜電池的陷光結(jié)構(gòu)。不同參數(shù)的陷光結(jié)構(gòu)對(duì)入射光具有不同的吸收增強(qiáng)作用，為了獲得等離子共振的最大吸收增強(qiáng)效應(yīng)，需要選擇最理想的金屬納米粒子材料，并進(jìn)一步地優(yōu)化金屬納米粒子結(jié)構(gòu)的尺寸、周期等物理參數(shù)。2.2.3散射增強(qiáng)效應(yīng)研究表明，金屬納米粒子與背反射膜的散射效應(yīng)同樣具有增強(qiáng)吸收的作用，能夠達(dá)到增加薄膜電池吸收的目的。當(dāng)入射光（電磁波）照射太陽(yáng)能電池的硅薄膜時(shí)，入射光在硅薄膜表面上的金屬納米粒子產(chǎn)生散射，散射光以不同角度進(jìn)入薄膜吸收層，并在薄膜層內(nèi)的上下表面發(fā)生多次反射，增大了入射?


本文編號(hào)：2909971