基于图形化衬底的硅基薄膜太阳电池

摘要

利用较薄的光吸收层充分吸收太阳光是薄膜太阳电池的一大难点.本文利用有限时域差分法(FDTD)计算并设计了一种以图形化铝片为衬底的非晶硅薄膜太阳电池,通过调节图形化衬底的特征尺寸,实现了宽光谱的吸收增强,并通过实验进行了验证.图形化衬底一方面起到传统绒面陷光的效果,减少了对短波长光的反射,另一方面图形化的背反层还能促进金属表面等离子体共振的激发以及波导模式的耦合,有效提高了非晶硅吸收层对长波长光的吸收,在吸收带边达到了接近40 倍的吸收增强.结果表明,图形化衬底在全光谱范围内(300 nm 至800 nm)提高了非晶硅薄膜太阳电池的光吸收,230 nm 厚的吸收层就能达到普通非晶硅薄膜太阳电池的光吸收效果,利用该方法有望研制出低成本、高效率的硅基薄膜太阳电池.