复合绒面ZnO:Al光栅增强薄膜硅电池陷光特性
发布时间：2021-01-07 01:06
探讨复合绒面ZnO:Al光栅对薄膜硅太阳能电池光俘获效率的影响.织构了由关联长度（lcor）和平均高度（have）表征的绒面,叠加到周期为980nm和槽深为160nm的一维正弦ZnO:Al光栅上,形成复合绒面ZnO:Al光栅.前电极AZO光栅,当lcor较小和have较大时,电池的短路电流较高.若lcor取0.01,则短路电流随have的增大而升高,由have=0.05时的21.93 mA/cm2增加到have=0.80时的23.80mA/cm2.置于背电极且lcor=0.01时,短路电流随have的增加而逐渐减小,由have=0.05时的25.50mA/cm2降到have=0.80时的24.81 mA/cm2.采用直流溅射和化学腐蚀方法分别制备了无绒面ZnO:Al光栅和lcor=0.01,have=0.14的复合绒面ZnO:Al光栅.反射率测试结果表明,复合绒面ZnO:Al光栅总反射率（8.3%）较无绒面ZnO:Al栅（10.2%）降低了1.9%,镜面反射率（4.7%）较无绒面ZnO:Al栅（6.8%）降低了2.1%.以实验制备的两种光栅为模型用严格耦合波方法进行模拟,计算结果表明与...
【文章来源】：光子学报. 2020,49(09)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
具有复合绒面AZO光栅的薄膜硅太阳能电池示意
首先对AZO前光栅结构（p=980nm,h=160nm）中的绒面大范围扫描，关联长度lcor取0.1～0.5，平均高度have取0.05～0.80，入射光波长范围为400～1 100nm．计算结果以have为横坐标，lcor为纵坐标，颜色填充的等高图表达短路电流，见图2．结果表明：关联长度lcor较小（<0.2）和平均高度have较大（>0.6）的绒面AZO光栅用作电池前电极时，短路电流较高，图2右下角区域．为了进一步优化前光栅结构和获得更高的短路电流，取lcor范围为0.001～0.02和have范围为0.05～0.80进行扫描．结果表明，关联长度lcor对短路电流Jsc的影响较弱，而平均高度have对短路电流影响较为显著，且have越大Jsc越高，见图3(a）．当lcor为0.01,have在0.6～0.8范围内均有较高的短路电流，最高值为23.80mA/cm2．因此，将lcor设置为0.01，计算复合绒面AZO前光栅薄膜电池的短路电流随have(0.05～0.80）的变化，见图3(b）．结果显示，短路电流随着have的增加而增大，由have为0.05时的21.93mA/cm2增加到have为0.80时的23.80mA/cm2．由此可见，用作薄膜电池前电极的AZO光栅，当x方向关联长度lcor较小，z方向平均高度have较大时，电池的短路电流较大．
为了进一步优化前光栅结构和获得更高的短路电流，取lcor范围为0.001～0.02和have范围为0.05～0.80进行扫描．结果表明，关联长度lcor对短路电流Jsc的影响较弱，而平均高度have对短路电流影响较为显著，且have越大Jsc越高，见图3(a）．当lcor为0.01,have在0.6～0.8范围内均有较高的短路电流，最高值为23.80mA/cm2．因此，将lcor设置为0.01，计算复合绒面AZO前光栅薄膜电池的短路电流随have(0.05～0.80）的变化，见图3(b）．结果显示，短路电流随着have的增加而增大，由have为0.05时的21.93mA/cm2增加到have为0.80时的23.80mA/cm2．由此可见，用作薄膜电池前电极的AZO光栅，当x方向关联长度lcor较小，z方向平均高度have较大时，电池的短路电流较大．1.3 复合绒面AZO光栅背电极优化
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属Al背电极二维AZO光栅的制备和陷光特性[J]. 刘仁臣,陆静,李昂,丁娟,全薇. 光子学报. 2020(01)
[2]锥形二维光子晶体太阳电池数值模拟[J]. 陈培专,于莉媛,牛萍娟,付贤松,杨广华,张建军,侯国付. 物理学报. 2018(02)
[3]2维光栅绒面结构提高太阳电池中光利用率的物理机理分析[J]. 胡志强. 南开大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]Pulsed laser deposited Al-doped ZnO thin films for optical applications[J]. Gurpreet Kaur,Anirban Mitra,K.L.Yadav. Progress in Natural Science:Materials International. 2015(01)
[5]前后光栅周期对于双光栅结构薄膜太阳能电池光俘获效应的影响[J]. 梁钊铭,吴永刚,夏子奂,周建,秦雪飞. 物理学报. 2014(19)
[6]Light trapping enhancement in thin f ilm silicon solar cells with dif ferent front and back grating periodicities[J]. 刘仁臣,夏子英,吴永刚,焦宏飞,梁钊铭,周建. Chinese Optics Letters. 2013(12)
[7]湿法和溶脱法的亚微米ZnO:Al光栅制备[J]. 刘仁臣,吴永刚,夏子奂,王振华,唐平林,梁钊铭. 强激光与粒子束. 2012(11)
本文编号：2961593
【文章来源】：光子学报. 2020,49(09)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
具有复合绒面AZO光栅的薄膜硅太阳能电池示意
首先对AZO前光栅结构（p=980nm,h=160nm）中的绒面大范围扫描，关联长度lcor取0.1～0.5，平均高度have取0.05～0.80，入射光波长范围为400～1 100nm．计算结果以have为横坐标，lcor为纵坐标，颜色填充的等高图表达短路电流，见图2．结果表明：关联长度lcor较小（<0.2）和平均高度have较大（>0.6）的绒面AZO光栅用作电池前电极时，短路电流较高，图2右下角区域．为了进一步优化前光栅结构和获得更高的短路电流，取lcor范围为0.001～0.02和have范围为0.05～0.80进行扫描．结果表明，关联长度lcor对短路电流Jsc的影响较弱，而平均高度have对短路电流影响较为显著，且have越大Jsc越高，见图3(a）．当lcor为0.01,have在0.6～0.8范围内均有较高的短路电流，最高值为23.80mA/cm2．因此，将lcor设置为0.01，计算复合绒面AZO前光栅薄膜电池的短路电流随have(0.05～0.80）的变化，见图3(b）．结果显示，短路电流随着have的增加而增大，由have为0.05时的21.93mA/cm2增加到have为0.80时的23.80mA/cm2．由此可见，用作薄膜电池前电极的AZO光栅，当x方向关联长度lcor较小，z方向平均高度have较大时，电池的短路电流较大．
为了进一步优化前光栅结构和获得更高的短路电流，取lcor范围为0.001～0.02和have范围为0.05～0.80进行扫描．结果表明，关联长度lcor对短路电流Jsc的影响较弱，而平均高度have对短路电流影响较为显著，且have越大Jsc越高，见图3(a）．当lcor为0.01,have在0.6～0.8范围内均有较高的短路电流，最高值为23.80mA/cm2．因此，将lcor设置为0.01，计算复合绒面AZO前光栅薄膜电池的短路电流随have(0.05～0.80）的变化，见图3(b）．结果显示，短路电流随着have的增加而增大，由have为0.05时的21.93mA/cm2增加到have为0.80时的23.80mA/cm2．由此可见，用作薄膜电池前电极的AZO光栅，当x方向关联长度lcor较小，z方向平均高度have较大时，电池的短路电流较大．1.3 复合绒面AZO光栅背电极优化
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属Al背电极二维AZO光栅的制备和陷光特性[J]. 刘仁臣,陆静,李昂,丁娟,全薇. 光子学报. 2020(01)
[2]锥形二维光子晶体太阳电池数值模拟[J]. 陈培专,于莉媛,牛萍娟,付贤松,杨广华,张建军,侯国付. 物理学报. 2018(02)
[3]2维光栅绒面结构提高太阳电池中光利用率的物理机理分析[J]. 胡志强. 南开大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]Pulsed laser deposited Al-doped ZnO thin films for optical applications[J]. Gurpreet Kaur,Anirban Mitra,K.L.Yadav. Progress in Natural Science:Materials International. 2015(01)
[5]前后光栅周期对于双光栅结构薄膜太阳能电池光俘获效应的影响[J]. 梁钊铭,吴永刚,夏子奂,周建,秦雪飞. 物理学报. 2014(19)
[6]Light trapping enhancement in thin f ilm silicon solar cells with dif ferent front and back grating periodicities[J]. 刘仁臣,夏子英,吴永刚,焦宏飞,梁钊铭,周建. Chinese Optics Letters. 2013(12)
[7]湿法和溶脱法的亚微米ZnO:Al光栅制备[J]. 刘仁臣,吴永刚,夏子奂,王振华,唐平林,梁钊铭. 强激光与粒子束. 2012(11)
本文编号：2961593
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