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晶体硅太阳电池表面纳米线阵列减反射特性研究

梁磊 徐琴芳 忽满利 孙浩 向光华 周利斌

晶体硅太阳电池表面纳米线阵列减反射特性研究

梁磊, 徐琴芳, 忽满利, 孙浩, 向光华, 周利斌
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  • 为增强晶体硅太阳电池的光利用率, 提高光电转换效率, 研究了硅纳米线阵列的光学散射性质. 运用严格耦合波理论对硅纳米线阵列在310—1127 nm波段的反射率进行了模拟计算, 用田口方法对硅纳米线阵列的表面传输效率进行了优化. 结果表明, 当硅纳米线阵列的周期为50 nm, 占空比为0.6, 高度约1000 nm时减反射效果最佳; 该结构在上述波段的平均反射率约为2%, 且在较大入射角度范围保持不变. 采用金属催化化学腐蚀法, 于室温、室压条件下在单晶硅表面制备周期为60 nm,占空比为0.53, 高度为500 nm的硅纳米线阵列结构, 其反射率的实验测试结果与计算模拟值相符, 在上述波段的平均反射率为4%—5%, 相对于单晶硅35%左右的反射率, 减反射效果明显. 这种减反射微结构能够在降低太阳电池成本的同时有效减小单晶硅表面的光反射损失, 提高光电转换效率.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61077006)、西北大学教学改革项目(批准号: 07YKC22)和西北大学研究生自主创新项目(批准号: 09YSY11)资助的课题.
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    Di D W, Cao Z Y, Li X W, Xie H L 2010 Solar Cells Operating Principles, Technology and System Applications (1st Edn.) (Shanghai: Shanghai Jiao Tong University Press) p 26 (in Chinese) [狄大卫,曹昭阳, 李秀文, 谢鸿礼 2010 太阳能电池工作原理、技术和系统应用 (第一版) (上海: 上海交通大学出版社) 第26页]

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  • [1]

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    [10] 张铮, 徐智谋, 孙堂友, 何健, 徐海峰, 张学明, 刘世元. 硅表面抗反射纳米周期阵列结构的纳米压印制备与性能研究. 物理学报, 2013, 62(16): 168102. doi: 10.7498/aps.62.168102
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-29
  • 修回日期:  2012-08-30
  • 刊出日期:  2013-02-05

晶体硅太阳电池表面纳米线阵列减反射特性研究

  • 1. 西北大学物理学系, 西安 710069
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61077006)、西北大学教学改革项目(批准号: 07YKC22)和西北大学研究生自主创新项目(批准号: 09YSY11)资助的课题.

摘要: 为增强晶体硅太阳电池的光利用率, 提高光电转换效率, 研究了硅纳米线阵列的光学散射性质. 运用严格耦合波理论对硅纳米线阵列在310—1127 nm波段的反射率进行了模拟计算, 用田口方法对硅纳米线阵列的表面传输效率进行了优化. 结果表明, 当硅纳米线阵列的周期为50 nm, 占空比为0.6, 高度约1000 nm时减反射效果最佳; 该结构在上述波段的平均反射率约为2%, 且在较大入射角度范围保持不变. 采用金属催化化学腐蚀法, 于室温、室压条件下在单晶硅表面制备周期为60 nm,占空比为0.53, 高度为500 nm的硅纳米线阵列结构, 其反射率的实验测试结果与计算模拟值相符, 在上述波段的平均反射率为4%—5%, 相对于单晶硅35%左右的反射率, 减反射效果明显. 这种减反射微结构能够在降低太阳电池成本的同时有效减小单晶硅表面的光反射损失, 提高光电转换效率.

English Abstract

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