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基于一维光子晶体的新型背反射器及其在非晶硅薄膜太阳电池中的应用

陈培专 侯国付 索松 倪牮 张建军 张晓丹 赵颖

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基于一维光子晶体的新型背反射器及其在非晶硅薄膜太阳电池中的应用

陈培专, 侯国付, 索松, 倪牮, 张建军, 张晓丹, 赵颖

One-dimensional photonic crystal(1D PC)-based back reflectors for amorphous silicon thin film solar cell

Chen Pei-Zhuan, Hou Guo-Fu, Suo Song, Ni Jian, Zhang Jian-Jun, Zhang Xiao-Dan, Zhao Ying
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  • 本文研究制备一种由低折射率的SiOx层与高折射率的a-Si层周期性交叠构成的新型一维光子晶体(1D PC)背反射器. 研究结果表明,随着SiOx/a-Si交叠周期数的增加,一维光子晶体的反射率逐步提高. 当周期数大于3时,在空气中500–750 nm波长范围的平均反射率达到96%. 将该一维光子晶体作为背反射器应用于NIP型非晶硅电池(电池结构为玻璃/1D PC/AZO/NIP a-Si:H/ITO),当光子晶体周期为4时,效率达到7.9%,略优于传统的AZO/Ag背反射电极结构电池(7.7%),明显高于不锈钢衬底电池(6.9%),相对效率提升14.5%.
    New-type back reflectors based on one-dimensional photonic crystal (1D PC) for amorphous silicon thin film solar cells have been investigated, designed and fabricated. These 1D PCs consist of alternating amorphous Si (a-Si) and silicon dioxide (SiOx), of which the deposition process is compatible with current silicon thin film solar cells technology. Results indicate that the total reflectance of 1D PCs increases with the increase of period number. An average reflectance over 96% can be achieved in the range from 500 to 750 nm with 4 periods or more. Applying the 4-period 1D PC as back reflector in NIP amorphous silicon thin film solar cell with device-configuration of glass/1D PC/AZO/NIP a-Si:H/ITO, a conversion efficiency of 7.9% can be obtained, which is comparable to the AZO/Ag-based solar cell of 7.7% and is much better than the SS-based solar cell of 6.9% (a relative enhancement of 14.5%).
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61176060,61377031)、天津市自然科学基金重点项目(批准号:12JCZDJC28300)、国家高技术研究发展规划(批准号:2011AA050503)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00705,2011CBA00706,2011CBA00707)和天津市重大科技支撑计划项目(批准号:11TXSYGX22100)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61176060, 61377031), the Natural Science Foundation of Tianjin, China (Grant No. 12JCZDJC28300), the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2011AA050503), the State Key Development Program for Basic Research of China (Grant Nos. 2011CBA00705, 2011CBA00706, 2011CBA007070), and the Key Projects in the National Science & Technology Pillar Program of Tianjin, China (11TXSYGX22100).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-10
  • 修回日期:  2013-12-27
  • 刊出日期:  2014-04-05

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