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第六章 光陷阱  引言  随机陷光  几何陷光  聚光太阳能电池  电池封装中的光陷阱 2011-11-22 1 一、引言 1.光陷阱的应用 改进硅光电池的主要方法：提高太阳能电池的转 换效率和降低成本。 效率的提高主要是由于两个方面的重大改进： 一是减少太阳能电池中的复合，以提高开路电压 、 短路电流密度以及填充因子。 二是在设计中采用光陷阱技术，使直接穿过电池 而未被吸收的光线有再一次被吸收的机会，也就是说 光陷阱是用来增加太阳能电池体内光程的设计。 2011-11-22 2 2.光陷阱的设计方案 光陷阱 随机陷光 几何陷光 2011-11-22 3 二、随机陷光 随机陷光（朗伯陷光）利用了光在进入半导 体后，其传播方向会随机改变的特性。而将 光导出硅材料，则需要射出光线与硅体的内 表面法线间所成的夹角θ≤arcsin(1/n)， n为硅的折射率。 Si： 16-17º  2011-11-22 4 1 n 图6.1 随机陷光方案 假设电池上表面的透射率为1，如果材料的吸收 作用弱，那么在下表面每反射一次，就有1/n2 的光从 上表面流失。损失的光是传播方向和上表面法线 接近平行的那部分，留下的光则被再度投射到太 阳能电池的下表面上，进行下一次随机反射。 2011-11-22 5 衡量陷光设计的一个重要指标：光程长度增益— 光的平均传播距离与其最短传播距离（等于平均电池 厚度W)之间的比值。 由于传播方向倾斜，光每次穿过太阳能电池的平均 距离为电池厚度的两倍。通过计算每次背面反射后太阳 能电池的光在电池内所通过的距离，可得到陷光系统的 平均光程长度： P 2W / n  6W(n  1) / n  10W(n  1) / n  2 2 4 2 2 6  按幂级数展开  x 1/(1x x) 1x x 2 3 4  B 4n 2 4n 2   2 化简得到光程长度增益系数B: Si