正面半球型Ag纳米粒子对硅薄膜光吸收效率影响的研究.pdfVIP

摘 要 如今太阳能电池的发展越来越迅速，如何把太阳能电池高效的转换成人类所需能 源，是我们人类需要努力实验和去尝试的目标。人们为了使局域共振场增大强度，所 以人们加入了相应的金属钠米粒子。这样加入纳米金属离子就可以产生表面等离子体 振荡，在这种情况下，横截面增大都是在共振之前，这样太阳能电池内部光所走的路 径就增加，有源介质的吸收也会增大，这样就完成我们最初的目标——让太阳能电池 对光的吸收增强。 把半球型的Ag 纳米粒子放在太阳能电池的正面，太阳能电池的基底用单晶体硅， 用我们学过的时域有限差分法的内容，对这样的结构进行模拟实验的研究，从而研究 它的光吸收增益。本篇文章进行模拟在其中改变一部分因素观察其对增益的影响，如： 改变纳米粒子直径、改变周期、改变钝化层的厚度、光的入射角度。进行模拟试验后 可以得出，用800 纳米硅为基地的时候、100 纳米作为纳米粒子的高度时候，400 纳米 作为纳米粒子的直径，底面积与正方形面积的反比值在纳米粒子的单位周期为 0.835 时，在这一时刻可以得到最大的光吸收，其增益为 1.862。这样之后，开始加入 SiO2 钝化层并改变它的厚度，它是在硅基底与Ag 纳米粒子之间加入。这样可以观察到光在 不同钝化层厚度情况下对增益有着不同的影响，通过模拟实验得出 450 纳米硅基底时 候，90 纳米是纳米粒子高度时候、90 纳米是纳米粒子直径时候，其单位周期正方形面 积与底面积的反比值为0.5 时，光吸收效益为1.616 也是最强吸收效益。 关键词：单晶硅薄膜太阳能电池 Ag 纳米粒子 粒子直径 SiO 钝化层的厚度 2 ABSTRACT With the major boost of the solar cell, it is significant to improve the conversation rate of solar cell. In order to enhance the local resonance field, metal nanoparticles are added to produce the surface plasmon palorition. Therefore, the cross section will increase before the resonance and the path which the inner light of the solar cell pass will raise. In the end ,as the increasing absorption of active medium, the origin target that enhancing the light absorption of the solar cell will be achieved. The design structure of this thesis is using the single crystal silicon as the basement and putting the hemispherical Ag nanoparticles on the front side of the solar cell. Moreover, the Finite – Difference Time – Domain (FDTD) is applied to the simulation experiment of the light absorption development. In this design, some proxy such as the diameter of the nanoparticles, the thickness of passivation layer and the incidence angle of light will be changed for observing their effect to the light absorption develop