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基于纳米孔阵列增透膜的光伏器件特性分析及实验研究

王宁 朱永 韦玮 陈建君 李平 文玉梅

基于纳米孔阵列增透膜的光伏器件特性分析及实验研究

王宁, 朱永, 韦玮, 陈建君, 李平, 文玉梅
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  • 利用严格耦合波理论分析了纳米孔阵列薄膜的光学特性,提出将纳米孔阵列薄膜作为光伏器件 增透膜来提高器件的光吸收和转换效率.理论分析表明:纳米孔阵列薄膜比单层增透膜有更好的增透效果, 能够更好地提高光伏器件的转换效率,在400 nm600 nm波段尤为显著.纳米孔阵列薄膜的最优结构参数: 周期为500 nm,填充率为0.2,厚度为110 nm.采用微纳加工技术,在 200 m Si 探测器的增透膜上制作了不同周期的纳米孔阵列,并搭建了相应的测试系统.实验结果表明: 周期为500 nm时器件的性能提高最为明显,短路电流在400 nm1100 nm波段提高约为6%, 在400 nm600 nm波段提高约为15%;开路电压提高约为2%.纳米孔阵列薄膜能够很好地提高光伏器件的转换效率.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 50830202)和国家自然科学基金(批准号: 60707010)资助的课题.
    [1]

    Catchpole K R, Polman A 2008 Opt. Express 16 21793

    [2]

    Walheim S, Schäffer E, Mlynek J, Steiner U 1999 Science 283 520

    [3]

    Stupca M, Alsalhi M, AlSaud T. Almuhanna A, Nayfeh M H 2007Appl. Phys. Lett. 91 063107

    [4]

    Zhang H X, Gu Y, Gong Q H 2008 Chin. Phys. B 17 2567

    [5]

    Pillai S, Catchpole K R, Trupke T, Green M A 2007 J. Appl. Phys.101 093105

    [6]

    Song Y M, Yu J S, Lee Y T 2010 Opt. Lett. 35 276

    [7]

    Han T, Meng F Y, Zhang S, Wang J Q, Cheng X M 2011 ActaPhys. Sin. 60 027303 (in Chinese) [韩涛,孟凡英,张松,汪建强,程雪梅 2011 物理学报 60 027303]

    [8]

    Hu L, Chen G 2007 Nano Lett. 7 3249

    [9]

    Han S E, Chen G 2010 Nano Lett. 10 1012

    [10]

    Her T H, Finlay R J, Wu C 1998 Appl. Phys. Lett. 73 1673

    [11]

    Mei H, Wang C, Yao J 2011 Opt. Commun. 284 1072

    [12]

    Zhao H J, Yang S L, Zhang D, Liang K Y, Cheng Z F, Shi D P2009 Acta Phys. Sin. 58 6236 (in Chinese) [赵华君,赵守良,张东,梁康有,程正富,石东平 2009 物理学报 58 6236]

    [13]

    Kong W J, Yun M J, Sun X, Liu J H, Fan Z X, Shao J D 2008 ActaPhys. Sin. 57 4904 (in Chinese) [孔伟金,云茂金,孙欣,刘均海,范正修,劭建达 2008 物理学报 57 4904]

    [14]

    Yu W X, Lu Z W, Wang P 2001 Acta Photon. Sin. 30 331(inChinese) [鱼卫星,卢振武,王鹏 2001 光子学报 30 331]

    [15]

    Zhou C H, Wang L, Nie Y, Wang Z H 2002 Acta Phys. Sin. 51 68(in Chinese) [周传宏,王磊,聂娅, 王植恒 2002 物理学报 51 68]

    [16]

    Yu W X, Lu Z W, Wang P 2001 Acta Optica Sin. 30 331(in Chinese) [鱼卫星,卢振武,王鹏 2001 光学学报 21 980]

    [17]

    Yu Y Q 1999 Concise Course of Electrodynamics (Beijing: PekingUniversity Press) p12 (in Chinese) [俞允强 1999 电动力学简明教程(北京: 北京大学出版社) 第12页]

    [18]

    Palik E D 1985 Handbook of Optical Constants of Solids (3rd Ed)(Orlando, FL:Academic) p531

    [19]

    Feng N N, Michel J, Zeng L 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 541926

    [20]

    Yang G G 2008 Micro-Optics and System (Zhejiang: ZhejiangUniversity Press) p82 (in Chinese) [杨国光 2008 微光学与系统(杭州: 浙江大学出版社) 第82页]

    [21]

    Ni X Y 2007 Preparation of Nano-Material (Beijing: ChemicalIndustry Press) p97 (in Chinese) [倪星元 2007 纳米材料制备技术(北京: 化学工业出版社) 第97页]

  • [1]

    Catchpole K R, Polman A 2008 Opt. Express 16 21793

    [2]

    Walheim S, Schäffer E, Mlynek J, Steiner U 1999 Science 283 520

    [3]

    Stupca M, Alsalhi M, AlSaud T. Almuhanna A, Nayfeh M H 2007Appl. Phys. Lett. 91 063107

    [4]

    Zhang H X, Gu Y, Gong Q H 2008 Chin. Phys. B 17 2567

    [5]

    Pillai S, Catchpole K R, Trupke T, Green M A 2007 J. Appl. Phys.101 093105

    [6]

    Song Y M, Yu J S, Lee Y T 2010 Opt. Lett. 35 276

    [7]

    Han T, Meng F Y, Zhang S, Wang J Q, Cheng X M 2011 ActaPhys. Sin. 60 027303 (in Chinese) [韩涛,孟凡英,张松,汪建强,程雪梅 2011 物理学报 60 027303]

    [8]

    Hu L, Chen G 2007 Nano Lett. 7 3249

    [9]

    Han S E, Chen G 2010 Nano Lett. 10 1012

    [10]

    Her T H, Finlay R J, Wu C 1998 Appl. Phys. Lett. 73 1673

    [11]

    Mei H, Wang C, Yao J 2011 Opt. Commun. 284 1072

    [12]

    Zhao H J, Yang S L, Zhang D, Liang K Y, Cheng Z F, Shi D P2009 Acta Phys. Sin. 58 6236 (in Chinese) [赵华君,赵守良,张东,梁康有,程正富,石东平 2009 物理学报 58 6236]

    [13]

    Kong W J, Yun M J, Sun X, Liu J H, Fan Z X, Shao J D 2008 ActaPhys. Sin. 57 4904 (in Chinese) [孔伟金,云茂金,孙欣,刘均海,范正修,劭建达 2008 物理学报 57 4904]

    [14]

    Yu W X, Lu Z W, Wang P 2001 Acta Photon. Sin. 30 331(inChinese) [鱼卫星,卢振武,王鹏 2001 光子学报 30 331]

    [15]

    Zhou C H, Wang L, Nie Y, Wang Z H 2002 Acta Phys. Sin. 51 68(in Chinese) [周传宏,王磊,聂娅, 王植恒 2002 物理学报 51 68]

    [16]

    Yu W X, Lu Z W, Wang P 2001 Acta Optica Sin. 30 331(in Chinese) [鱼卫星,卢振武,王鹏 2001 光学学报 21 980]

    [17]

    Yu Y Q 1999 Concise Course of Electrodynamics (Beijing: PekingUniversity Press) p12 (in Chinese) [俞允强 1999 电动力学简明教程(北京: 北京大学出版社) 第12页]

    [18]

    Palik E D 1985 Handbook of Optical Constants of Solids (3rd Ed)(Orlando, FL:Academic) p531

    [19]

    Feng N N, Michel J, Zeng L 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 541926

    [20]

    Yang G G 2008 Micro-Optics and System (Zhejiang: ZhejiangUniversity Press) p82 (in Chinese) [杨国光 2008 微光学与系统(杭州: 浙江大学出版社) 第82页]

    [21]

    Ni X Y 2007 Preparation of Nano-Material (Beijing: ChemicalIndustry Press) p97 (in Chinese) [倪星元 2007 纳米材料制备技术(北京: 化学工业出版社) 第97页]

  • [1] 尚淑珍, 邵建达, 范正修. 低损耗193 nm增透膜. 物理学报, 2008, 57(3): 1946-1950. doi: 10.7498/aps.57.1946
    [2] 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. 物理学报, 2013, 62(3): 037301. doi: 10.7498/aps.62.037301
    [3] 陈淑芬, 邵茗, 郭旭, 钱妍, 石乃恩, 解令海, 杨洋, 黄维. 基于ZnS增透膜的顶发射白光有机发光二极管. 物理学报, 2012, 61(8): 087801. doi: 10.7498/aps.61.087801
    [4] 乔 辉, 廖 毅, 胡伟达, 张勤耀, 李向阳, 龚海梅, 邓 屹, 袁永刚. 碲镉汞焦平面光伏器件的实时γ辐照效应研究. 物理学报, 2008, 57(11): 7088-7093. doi: 10.7498/aps.57.7088
    [5] 闻铭武, 杨笑微, 王占山. 基于X射线塔尔博特效应的纳米光栅制作模拟研究. 物理学报, 2015, 64(11): 114102. doi: 10.7498/aps.64.114102
    [6] 郭艳峰, 郭 熹, 唐为华, 陈雷明. 改性光刻胶制备纳米压印模版. 物理学报, 2006, 55(12): 6511-6514. doi: 10.7498/aps.55.6511
    [7] 孔伟金, 云茂金, 孙 欣, 刘均海, 范正修, 邵建达. 基于严格耦合波理论的多层介质膜光栅衍射特性分析. 物理学报, 2008, 57(8): 4904-4910. doi: 10.7498/aps.57.4904
    [8] 孔伟金, 王书浩, 魏世杰, 云茂金, 张文飞, 王心洁, 张蒙蒙. 基于严格耦合波理论的宽光谱金属介质膜光栅衍射特性分析. 物理学报, 2011, 60(11): 114214. doi: 10.7498/aps.60.114214
    [9] 刘世元, 张传维, 顾华勇, 沈宏伟. 基于修正等效介质理论的微纳深沟槽结构反射率快速算法研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5996-6001. doi: 10.7498/aps.57.5996
    [10] 赵华君, 杨守良, 张东, 梁康有, 程正富, 石东平. 亚波长金属偏振分束光栅设计分析. 物理学报, 2009, 58(9): 6236-6242. doi: 10.7498/aps.58.6236
    [11] 杨彪, 刘向鑫, 李辉. 铁电半导体耦合光伏器件的历史与最新进展. 物理学报, 2015, 64(3): 038807. doi: 10.7498/aps.64.038807
    [12] 王媛媛, 张彩虹, 马金龙, 金飙兵, 许伟伟, 康琳, 陈健, 吴培亨. 亚波长孔阵列的太赫兹波异常透射研究. 物理学报, 2009, 58(10): 6884-6888. doi: 10.7498/aps.58.6884
    [13] 吴丹丹. 高阶耦合光伏空间孤子. 物理学报, 2007, 56(6): 3272-3278. doi: 10.7498/aps.56.3272
    [14] 江智宇, 王子仪, 王金金, 张荣君, 郑玉祥, 陈良尧, 王松有. 银纳米颗粒及阵列光传输性质的理论研究. 物理学报, 2016, 65(20): 207802. doi: 10.7498/aps.65.207802
    [15] 许海军, 富笑男, 孙新瑞, 李新建. 硅纳米孔柱阵列的结构和光学特性研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2352-2357. doi: 10.7498/aps.54.2352
    [16] 许 婕, 陈理想, 郑国梁, 王红成, 佘卫龙. 双折射晶体中旋光效应的耦合波理论. 物理学报, 2007, 56(8): 4615-4621. doi: 10.7498/aps.56.4615
    [17] 龚海梅, 黄杨程, 刘大福, 梁晋穗. 短波碲镉汞光伏器件的低频噪声研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2261-2266. doi: 10.7498/aps.54.2261
    [18] 吴限量, 张德贤, 蔡宏琨, 周严, 倪牮, 张建军. 基于GaSb/CdS薄膜热光伏电池的器件设计. 物理学报, 2015, 64(9): 096102. doi: 10.7498/aps.64.096102
    [19] 李斌, 孙秀冬, 侯春风, 李师群. 有外加电场的光伏光折变晶体中的非相干耦合亮-暗屏蔽光伏孤子对. 物理学报, 2001, 50(9): 1709-1712. doi: 10.7498/aps.50.1709
    [20] 曹炳阳, 董若宇, 孔杰, 陈恒, 徐雁, 容启亮, 蔡岸. 纳米孔模板浸润法制备聚乙烯纳米线阵列的热导率的实验研究. 物理学报, 2012, 61(4): 046501. doi: 10.7498/aps.61.046501
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-07
  • 修回日期:  2011-05-16
  • 刊出日期:  2012-03-15

基于纳米孔阵列增透膜的光伏器件特性分析及实验研究

  • 1. 重庆大学光电工程学院, 光电技术及系统教育部重点实验室 重庆 400044
    基金项目: 

    国家自然科学基金重点项目(批准号: 50830202)和国家自然科学基金(批准号: 60707010)资助的课题.

摘要: 利用严格耦合波理论分析了纳米孔阵列薄膜的光学特性,提出将纳米孔阵列薄膜作为光伏器件 增透膜来提高器件的光吸收和转换效率.理论分析表明:纳米孔阵列薄膜比单层增透膜有更好的增透效果, 能够更好地提高光伏器件的转换效率,在400 nm600 nm波段尤为显著.纳米孔阵列薄膜的最优结构参数: 周期为500 nm,填充率为0.2,厚度为110 nm.采用微纳加工技术,在 200 m Si 探测器的增透膜上制作了不同周期的纳米孔阵列,并搭建了相应的测试系统.实验结果表明: 周期为500 nm时器件的性能提高最为明显,短路电流在400 nm1100 nm波段提高约为6%, 在400 nm600 nm波段提高约为15%;开路电压提高约为2%.纳米孔阵列薄膜能够很好地提高光伏器件的转换效率.

English Abstract

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