金屬光柵用于增強非晶硅薄膜太陽能電池光吸收率研究

李洪敬

（南京曉莊學院 教師教育學院，江蘇 南京211171）

引言

近年來太陽能的利用成為能源產業中最受矚目的一項，如今越來越多的研究團隊專注于太陽能電池的開發研究，其中最主要的技術包含硅晶太陽能電池、薄膜太陽能電池、III-V太陽能電池與染料敏化太陽能電池（dye-sensitized solar cell，DSSC）等。目前太陽能電池光電轉換效率大約在20%左右，如何充分利用太陽能，提高電池效率是急需解決的一個重大課題。而其中提高非晶硅對太陽光的吸收效率與縮減光電池設備的成本成為了人們研究的熱點。提高非晶硅光電轉換效率的主要機理是通過延長光子在非晶硅中的傳播路徑，以此增加光吸收效率。研究發現，介電光柵、光子晶體［1－6］等微米或納米尺寸的介電結構可以用于提高非晶硅的光電轉換效率。此外，適當地增加非晶硅的電磁場，可以有效地提高非晶硅的光吸收效率［7－11］。電介質結構由于其共振寬度非常狹窄，不能有效地增加非晶硅的電磁場，因此對非晶硅的光吸收效率作用不明顯。而金屬納米結構由于其特殊的光學性能，能夠產生明顯增強非晶硅的光吸收效率。因此，我們可以利用表面等離子激元微結構增強非晶硅薄膜太陽能電池材料和器件的光吸收。

太陽能電池的光電效率轉換是一個整體效應，影響太陽能電池效率的內部機制是十分復雜的，概括可分為光、電2種主要特性，光學性質與電學性質之間相互耦合且彼此關聯。本論文主要選擇以光學性質作為切入點［12－13］，希望透過增加光捕捉效應，來增加光子的吸收，提高光電轉換效率。……