含金属层三元一维光子晶体强吸收特性研究
发布时间：2022-09-28 17:53
太阳能既是一次能源,又是用之不尽的可再生能源,它具有储存量丰富、无需运输和清洁等天然优势。太阳能已经逐渐进入通信、家用、工农业等人类活动的各个方面,合理利用可以使人类社会进入一个节约能源、减少污染的时代,对解决社会能源需求等方面有重要意义。迄今为止,太阳能的捕获吸收和转换效率依然较低,是制约整个产业发展的关键问题。本文利用传输矩阵法,将具有吸收特性的金属引入到一维光子晶体,获得了宽带高吸收的太阳光谱。进而研究将金属银引入光子晶体中,并分析了该结构对太阳光谱的吸收特性和吸收场强在光子晶体内部的分布情况。若将此结构用于太阳能吸收利用装置,可以有效地提高太阳能的吸收利用效率。本文首先提出将具有吸收特性的金属层引入到一维光子晶体中,分别研究了金属层的消光系数和色散系数、太阳光入射角以及光子晶体结构的周期数这四个因素对吸收率的影响,最优结果体现在平均吸收率最高可达0.8380,当周期数超过10层时,平均吸收率大于0.6的高吸收区占整个频段的51.63%。为光子晶体的设计及其在太阳能利用方面的应用提供重要依据。接着,将具有吸收特性的金属银引入光子晶体中,形成含有多层金属的三元周期对称结构,并研究分...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 选题背景和研究意义
1.3 国内外研究进展
1.4 论文的主要工作
1.5 全文结构
第二章 太阳能的吸收利用及光子晶体概述
2.1 太阳能的吸收利用
2.2 太阳能电池光谱吸收
2.3 光子晶体在太阳能利用中的优势
2.4 光子晶体概述
2.4.1 光子晶体的概念
2.4.2 光子晶体特性
2.4.3 光子晶体的应用研究
2.4.4 光子晶体理论研究方法
2.5 小结
第三章 含金属层一维三元光子晶体结构高吸收特性研究
3.1 一维光子晶体带隙结构的理论分析
3.2 数值分析
3.2.1 消光系数对吸收率A的影响
3.2.2 色散系数对吸收率A的影响
3.2.3 入射角度对吸收率A的影响
3.2.4 周期数N对吸收率A的影响
3.3 小结
第四章 含银层三元一维光子晶体强吸收特性研究
4.1 一维光子晶体结构设计及理论分析
4.2 数值分析
4.2.1 吸收率随金属层厚度的变化
4.2.2 吸收率随介质材料Si层厚度的变化
4.2.3 吸收率随介质材料MgF2层厚度的变化
4.3 小结
第五章 含金属银层一维光子晶体的场分布
5.1 入射光在光子晶体内部的场分布理论分析
5.2 结构设计及其场强分布分析
5.2.1 光子晶体结构中非金属材料和金属材料场强分析
5.2.2 光子晶体对称结构和非对称结构场强分析
5.3 数值分析
5.3.1 金属层厚度对电场分布的影响
5.3.2 介质材料MgF2层的厚度对电场分布的影响
5.4 小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机太阳能电池电子传输层材料研究进展[J]. 杨飞,周丹,秦元成,徐海涛,张余宝,张芹,谢宇,李明俊. 材料导报. 2020(11)
[2]Ag纳米粒子等离子体共振增强太阳能电池吸收[J]. 蒋旭,苏未安,殷超. 光电技术应用. 2020(01)
[3]太阳能光伏发电材料的研究进展及发展前景[J]. 邵斌. 中国粉体工业. 2020(01)
[4]太阳能光伏发电材料的研究进展及发展前景[J]. 邵斌. 中国粉体工业. 2020 (01)
[5]基于一维光子晶体的1064nm激光窄带滤光膜的设计[J]. 林伟丽,邱桂花,韩建龙,于名讯,张瑞蓉,牛玉超. 红外技术. 2019(03)
[6]正六边形光子晶体光纤的进化设计[J]. 杨鹏. 中国新通信. 2019(05)
[7]二维硅基光子晶体结构的设计、制作和应用[J]. 刘浩楠,薛子川,刘鹏程,姜澄溢,张福宝,万勇. 青岛大学学报(自然科学版). 2018(04)
[8]基于非富勒烯受体的溶液加工型全小分子太阳能电池研究进展[J]. 何畅,侯剑辉. 物理化学学报. 2018(11)
[9]Sb2S3太阳能电池的研究进展[J]. 王心怡,王志强,张文帅,苏进展. 化工进展. 2018(11)
[10]基于一维超导体光子晶体的可调光波反射器的设计[J]. 黄蓓,王晓华. 太原师范学院学报(自然科学版). 2018(03)
博士论文
[1]有机/硅异质结太阳能电池的界面调控及集成能源收集器件研究[D]. 王玉生.苏州大学 2019
[2]CrON基太阳能选择性吸收涂层的制备及其性能研究[D]. 魏东辉.东北农业大学 2018
[3]半透明聚合物太阳能电池的研究[D]. 徐洋.吉林大学 2013
硕士论文
[1]光学调制结构对太阳能电池性能的影响[D]. 何源君.南京邮电大学 2015
[2]二维光子晶体波导慢光及其动态调制研究[D]. 王雪莹.北京邮电大学 2010
本文编号：3682117
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 选题背景和研究意义
1.3 国内外研究进展
1.4 论文的主要工作
1.5 全文结构
第二章 太阳能的吸收利用及光子晶体概述
2.1 太阳能的吸收利用
2.2 太阳能电池光谱吸收
2.3 光子晶体在太阳能利用中的优势
2.4 光子晶体概述
2.4.1 光子晶体的概念
2.4.2 光子晶体特性
2.4.3 光子晶体的应用研究
2.4.4 光子晶体理论研究方法
2.5 小结
第三章 含金属层一维三元光子晶体结构高吸收特性研究
3.1 一维光子晶体带隙结构的理论分析
3.2 数值分析
3.2.1 消光系数对吸收率A的影响
3.2.2 色散系数对吸收率A的影响
3.2.3 入射角度对吸收率A的影响
3.2.4 周期数N对吸收率A的影响
3.3 小结
第四章 含银层三元一维光子晶体强吸收特性研究
4.1 一维光子晶体结构设计及理论分析
4.2 数值分析
4.2.1 吸收率随金属层厚度的变化
4.2.2 吸收率随介质材料Si层厚度的变化
4.2.3 吸收率随介质材料MgF2层厚度的变化
4.3 小结
第五章 含金属银层一维光子晶体的场分布
5.1 入射光在光子晶体内部的场分布理论分析
5.2 结构设计及其场强分布分析
5.2.1 光子晶体结构中非金属材料和金属材料场强分析
5.2.2 光子晶体对称结构和非对称结构场强分析
5.3 数值分析
5.3.1 金属层厚度对电场分布的影响
5.3.2 介质材料MgF2层的厚度对电场分布的影响
5.4 小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机太阳能电池电子传输层材料研究进展[J]. 杨飞,周丹,秦元成,徐海涛,张余宝,张芹,谢宇,李明俊. 材料导报. 2020(11)
[2]Ag纳米粒子等离子体共振增强太阳能电池吸收[J]. 蒋旭,苏未安,殷超. 光电技术应用. 2020(01)
[3]太阳能光伏发电材料的研究进展及发展前景[J]. 邵斌. 中国粉体工业. 2020(01)
[4]太阳能光伏发电材料的研究进展及发展前景[J]. 邵斌. 中国粉体工业. 2020 (01)
[5]基于一维光子晶体的1064nm激光窄带滤光膜的设计[J]. 林伟丽,邱桂花,韩建龙,于名讯,张瑞蓉,牛玉超. 红外技术. 2019(03)
[6]正六边形光子晶体光纤的进化设计[J]. 杨鹏. 中国新通信. 2019(05)
[7]二维硅基光子晶体结构的设计、制作和应用[J]. 刘浩楠,薛子川,刘鹏程,姜澄溢,张福宝,万勇. 青岛大学学报(自然科学版). 2018(04)
[8]基于非富勒烯受体的溶液加工型全小分子太阳能电池研究进展[J]. 何畅,侯剑辉. 物理化学学报. 2018(11)
[9]Sb2S3太阳能电池的研究进展[J]. 王心怡,王志强,张文帅,苏进展. 化工进展. 2018(11)
[10]基于一维超导体光子晶体的可调光波反射器的设计[J]. 黄蓓,王晓华. 太原师范学院学报(自然科学版). 2018(03)
博士论文
[1]有机/硅异质结太阳能电池的界面调控及集成能源收集器件研究[D]. 王玉生.苏州大学 2019
[2]CrON基太阳能选择性吸收涂层的制备及其性能研究[D]. 魏东辉.东北农业大学 2018
[3]半透明聚合物太阳能电池的研究[D]. 徐洋.吉林大学 2013
硕士论文
[1]光学调制结构对太阳能电池性能的影响[D]. 何源君.南京邮电大学 2015
[2]二维光子晶体波导慢光及其动态调制研究[D]. 王雪莹.北京邮电大学 2010
本文编号：3682117
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3682117.html
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