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Al纳米颗粒增强微晶硅薄膜太阳电池光吸收的模拟研究

丁东 杨仕娥 陈永生 郜小勇 谷锦华 卢景霄

Al纳米颗粒增强微晶硅薄膜太阳电池光吸收的模拟研究

丁东, 杨仕娥, 陈永生, 郜小勇, 谷锦华, 卢景霄
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  • 利用价格低廉、性能优良的金属纳米颗粒增强太阳电池的光吸收具有广阔的应用前景. 通过建立三维数值模型, 模拟了微晶硅薄膜电池前表面周期性分布的Al纳米颗粒阵列对电池光吸收的影响, 并对其结构参数进行了优化. 模拟结果表明: 对于球状Al纳米颗粒阵列, 影响电池光吸收的关键参数是周期P与半径R的比值, 或者说是颗粒的表面覆盖度; 当P/R=4–5时, 总的光吸收较参考电池提高可达20%. 与球状颗粒相比, 优化后的半球状Al纳米颗粒阵列可获得更好的陷光效果, 但后者对颗粒半径R的变化较敏感. 另外, 结合电场分布, 对电池光吸收增强的物理机理进行了分析.
      通信作者: 杨仕娥, yangshie@zzu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11204276)和河南省高等学校重点科研项目(批准号: 15A140041)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-02
  • 修回日期:  2015-09-23
  • 刊出日期:  2015-12-05

Al纳米颗粒增强微晶硅薄膜太阳电池光吸收的模拟研究

  • 1. 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
  • 通信作者: 杨仕娥, yangshie@zzu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11204276)和河南省高等学校重点科研项目(批准号: 15A140041)资助的课题.

摘要: 利用价格低廉、性能优良的金属纳米颗粒增强太阳电池的光吸收具有广阔的应用前景. 通过建立三维数值模型, 模拟了微晶硅薄膜电池前表面周期性分布的Al纳米颗粒阵列对电池光吸收的影响, 并对其结构参数进行了优化. 模拟结果表明: 对于球状Al纳米颗粒阵列, 影响电池光吸收的关键参数是周期P与半径R的比值, 或者说是颗粒的表面覆盖度; 当P/R=4–5时, 总的光吸收较参考电池提高可达20%. 与球状颗粒相比, 优化后的半球状Al纳米颗粒阵列可获得更好的陷光效果, 但后者对颗粒半径R的变化较敏感. 另外, 结合电场分布, 对电池光吸收增强的物理机理进行了分析.

English Abstract

参考文献 (16)

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