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非晶硅光伏电池表面高效光陷阱结构设计

周骏 孙永堂 孙铁囤 刘晓 宋伟杰

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非晶硅光伏电池表面高效光陷阱结构设计

周骏, 孙永堂, 孙铁囤, 刘晓, 宋伟杰

Design of a highly efficient light-trapping structure for amorphous silicon solar cell

Zhou Jun, Sun Yong-Tang, Sun Tie-Tun, Liu Xiao, Song Wei-Jie
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  • 提出一种应用于非晶硅光伏电池表面的光陷阱结构,该结构主要由衍射光栅、低折射率MgF2膜层、高折射率ZnS膜层及金属Ag反射镜组成.在标准测试条件(AM1.5,100 mW/cm2和25 ℃)下,运用严格耦合波理论,通过计算4001000 nm波段内的1 m厚非晶硅光伏电池的吸收光子数加权平均AM1.5,优化光陷阱结构的设计参数.结果表明:对于电池前表面减反射结构,在衍射光栅周期为800 nm、高度为160
    A highly efficient light-trapping structure consisting of a diffractive grating, a MgF2 film, a ZnS film and Ag reflector, is used for a-Si:H solar cell. Using the rigorous coupled wave theory, the weighted absorptance photon number (AM1.5) of a 1 m thick a-Si:H solar cell is calculated in a wavelength range from 400 to 1000 nm for the AM1.5 solar spectrum at 25 ℃. It is used to design the optimal parameters of the light-trapping structure. Results indicate that AM1.5 of the solar cell can reach 74.3%, if the period, the depth and the duty cycle of the diffractive grating, and the height of the MgF2 film and the ZnS film are 800 nm, 160 nm, 0.6125, 90 nm and 55 nm, respectively. If a ZnS/Ag film is fabricated on the rear surface of the solar cell, a larger AM1.5 (76.95%) can be obtained. It is demonstrated that the trapping structure is useful for elevating the efficiency of the solar cell.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60977048)、中国科学院国际合作计划(批准号:038611)、宁波市国际科技合作计划(批准号:2010D10018)、宁波大学王宽成幸福基金和常州亿晶光电科技有限公司资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-08-12
  • 修回日期:  2010-12-21
  • 刊出日期:  2011-04-05

非晶硅光伏电池表面高效光陷阱结构设计

  • 1. 宁波大学光学与光电子技术研究所, 宁波 315211;
  • 2. 江苏大学光信息科学与技术系, 镇江 212013;
  • 3. 常州亿晶光电科技有限公司, 常州 213223;
  • 4. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 宁波 315201
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60977048)、中国科学院国际合作计划(批准号:038611)、宁波市国际科技合作计划(批准号:2010D10018)、宁波大学王宽成幸福基金和常州亿晶光电科技有限公司资助的课题.

摘要: 提出一种应用于非晶硅光伏电池表面的光陷阱结构,该结构主要由衍射光栅、低折射率MgF2膜层、高折射率ZnS膜层及金属Ag反射镜组成.在标准测试条件(AM1.5,100 mW/cm2和25 ℃)下,运用严格耦合波理论,通过计算4001000 nm波段内的1 m厚非晶硅光伏电池的吸收光子数加权平均AM1.5,优化光陷阱结构的设计参数.结果表明:对于电池前表面减反射结构,在衍射光栅周期为800 nm、高度为160

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