时域有限差分法研究太阳能电池的光吸收特性

摘要

21世纪以来，能源和环境这两点已经是人们想要持续发展所必须要处理的问题。现有资源的不足使得我们对新能源的开发逐渐变得火热，而总体来说，新能源中的太阳能是我们人类发展所不可或缺的能源，具有很广阔的发展前景。因此，研究如何提高电池的转换效率是一个重要的研究方向。目前，采用镀减反射膜和凹凸不平的结构等途径来提高其效率。
　　目前，对减反射膜的研究，主要包括三点即减反射膜种类、结构和其制备方法。关于减反射膜种类研究，主要包括研究不同种类的光伏电池，选用多种材料的减反射膜进行相应的优化比较。而对于膜层结构研究，主要是将减反膜分为单层，双层以及多层膜进行对比研究，近年来，太阳能电池减反射膜主要热点变为亚波长结构减反射膜的生产制造，通过调节亚波长结构膜的材料，形状，沟槽深度，占空比等参数可以使减反射膜达到较低反射率。
　　本文主要针对多晶硅和砷化镓两类电池，通过时域有限差分法对这其进行建模比较，建模仿真了不同种类减反膜对这两种类型的电池产生的变化。对于多晶硅太阳能电池的研究，主要研究材料，形状，占空比以及入射角度情况下的减反射膜对其减反射效果，通过对该电池膜的优化，减少总体的反射率，进而相应的提高吸收率。而对砷化镓太阳能电池的研究，主要模拟仿真了三组不同种类双层减反膜，对比了它们的总体效果，然后考虑材料的色散效应，对其进行寻优模拟仿真，随后，又对不同入射角度时的减反射效果进行了仿真，为高效的制备这两类电池提供理论上的依据和指导。

目录

声明

摘要

1．1 研究的背景及意义

1．2 太阳能电池的发展史

1．3 太阳能电池发展存在的问题

1．4 本论文的主要研究内容

2．1 太阳能电池简介

2．2 太阳能电池的基本原理

2．3 减反射技术

2．3．1 减反射膜

2．3．2 减反射原理及计算

2．4 遗传算法

2．4．1 遗传算法的基本组成

2．4．2 遗传算法寻优减反射膜

第3章 时域有限差分法

3．1 Maxwell方程组及Yee氏算法

3．1．1 三维Maxwell方程组

3．1．2 Yee氏算法

3．2 数值稳定性和色散

3．3 吸收边界条件

第4章 减反射膜对太阳能电池光吸收的影响

4．1 多晶硅太阳能电池和砷化镓太阳能电池的反射率

4．2 多晶硅太阳能电池的优化

4．2．1 单层减反射膜

4．2．2 双层减反射膜

4．2．3 亚波长结构减反射膜

4．2．4 倾斜照射时的反射率

4．3 砷化镓太阳能电池的优化

4．3．1 双层减反射膜

4．3．2 倾斜照射时的反射率

5．1 文章总结

5．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文