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基于微腔-抗反射谐振杂化模式的吸收增强型有机太阳能电池的理论研究

赵泽宇 刘晋侨 李爱武 牛立刚 徐颖

基于微腔-抗反射谐振杂化模式的吸收增强型有机太阳能电池的理论研究

赵泽宇, 刘晋侨, 李爱武, 牛立刚, 徐颖
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  • 有机太阳能电池中的微腔模式可以在谐振波长附近增强光与物质的相互作用,提高有源层的光吸收,但是其内禀的窄带宽特性限制了器件的宽频谱吸收性能.本文提出一种模式杂化机制,通过在器件外部引入盖层,激发盖层内支持的抗反射谐振模式,使其与器件内在的微腔模式发生耦合作用,形成两个新的杂化模式.杂化模式可以拓宽模式谐振带宽,有利于增强太阳能电池的宽频谱光吸收.理论计算表明,通过设计杂化模式的谐振位置,基于模式杂化机制的平板器件的最优化总吸收率相比传统的微腔器件的最优化性能提高了37%,并同样优越于广泛研究的基于表面等离激元的光栅机制,这证明提出的模式杂化机制是一种简单高效的光束缚机制.
      通信作者: 徐颖, xuying1969@hotmail.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61378053)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-18
  • 修回日期:  2016-08-29
  • 刊出日期:  2016-12-05

基于微腔-抗反射谐振杂化模式的吸收增强型有机太阳能电池的理论研究

  • 1. 吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室, 长春 130012;
  • 2. 中国科学院光电技术研究所, 微细加工光学技术国家重点实验室, 成都 610209;
  • 3. 西安交通大学机械工程学院, 西安 710049
  • 通信作者: 徐颖, xuying1969@hotmail.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61378053)资助的课题.

摘要: 有机太阳能电池中的微腔模式可以在谐振波长附近增强光与物质的相互作用,提高有源层的光吸收,但是其内禀的窄带宽特性限制了器件的宽频谱吸收性能.本文提出一种模式杂化机制,通过在器件外部引入盖层,激发盖层内支持的抗反射谐振模式,使其与器件内在的微腔模式发生耦合作用,形成两个新的杂化模式.杂化模式可以拓宽模式谐振带宽,有利于增强太阳能电池的宽频谱光吸收.理论计算表明,通过设计杂化模式的谐振位置,基于模式杂化机制的平板器件的最优化总吸收率相比传统的微腔器件的最优化性能提高了37%,并同样优越于广泛研究的基于表面等离激元的光栅机制,这证明提出的模式杂化机制是一种简单高效的光束缚机制.

English Abstract

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