复合绒面ZnO:Al光栅增强薄膜硅电池陷光特性

摘要

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,计算结果表明与无绒面ZnO:Al光栅相比,复合绒面ZnO:Al光栅的总反射率和镜面反射率均显著下降.复合绒面ZnO:Al光栅由于具有较好的减反作用更适合用作薄膜电池前电极,从而得到更高的短路电流;而无绒面ZnO:Al光栅因具有较高的反射适用于背电极,能将到达背电极的光子重新返回硅吸收层而获得更高的陷光效率.