基于背部表面等离子体对薄膜太阳能电池效率的影响

摘要

近年来薄膜太阳能电池的加工及成本低廉，使其成为研究热点，并取得了较快的发展。为了更好的改善太阳能电池的能量转化效率，最重要是增加太阳能电池的光吸收。基于金属纳米颗粒所产生的局域表面等离子体振荡可以增加散射横截面和近场增强的两个性质，我们通过放置在硅吸收层上的金属纳米颗粒来提高薄膜太阳能电池效率。在这篇文章中，我们设计了以硅薄膜太阳能电池为基础，应用单晶硅材料为衬底，在衬底的背面覆盖一层圆柱形纳米结构银粒子，用有限时域差分方法(FDTD)对粒子结构进行优化，研究表面等离子体共振对太阳能电池光吸收性的影响，计算吸收因子随纳米粒子结构参数的改变，分析背面粒子对光吸收性的重要作用。
　　研究表明，对于不同大小的圆柱形纳米颗粒和不同周期阵列分布，激发的表面等离子体明显增强了薄膜太阳能电池的吸收效率。我们得出硅吸收层厚度为500nm，圆柱形的周期间距为120nm，半径为100nm，高为60nm时，吸收增益达到1.6。