表面等离子体增强硅基薄膜太阳能电池的光电耦合仿真研究

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1、分类号学号M201172154学校代码10487密级硕士学位论文表面等离子体增强硅基薄膜太阳能电池的光电耦合仿真研究学位申请人：郭瑞超学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：朱本鹏副教授答辩日期：2014年1月12日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringTheStudyonsurfaceplasmonenhancedsiliconbasedthin-filmsolarcellscoupled

2、withopticalandelectricalsimulationCandidate:GuoRuichaoMajor:MicroelectronicsandSolidStateElectronicsSupervisor:AssociateProf.ZhuBenpengHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容

3、外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保

4、密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要硅基太阳能电池近些年取得了快速的发展，然而生产成本高和光电转换效率低仍然是制约太阳能电池进一步发展的重要因素。等离子太阳能电池是一种新型的太阳能电池。由于利用了表面等离子体共振效应，能实现对入射光的有效吸收，从而可减薄吸收层厚度，进而降低生产成本。目前对这种太阳能电池的研究主要集中在光学方面，关注更多的是电池陷光效果。但太阳能电池光电转换效率的提高有赖于光学和电学性能的全面优化。当前太阳能电池的电学仿真研究则

5、主要针对平面结构电池，并不适用于多维结构的等离子体太阳能电池。因此，通过光电耦合的方法对等离子体太阳能的光电学性能进行全面深入的研究分析显得尤为必要。本论文以基于六方凹槽结构的图形化等离子体结构薄膜非晶硅太阳能电池为研究对象，通过软件模拟对该电池进行光学以及电学性能研究，揭示了该太阳能电池的光学特性以及电学特性。本文首先研究了图形化结构太阳能电池的频谱响应，得到电池的光学性能。其次对电池的电学性能进行仿真，得到电池的电学特性，并进一步探讨电池内部电场、电流以及复合的分布情况。最后针对图形化结构太阳能电池相对于平面结构电池开路电压较

6、低的现象，分析其原因并进一步提出改善绒面结构电池开压的方法。最终结果显示，相对平面结构太阳能电池，优化后的图形化太阳能电池转换效率可提升37.6%。关键词：太阳能电池非晶硅表面等离子体光学仿真电学仿真I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractSilicon-basedsolarcellshaveachievedrapiddevelopmentinrecentyears.However,thehighproductioncostandlowphotoelectricconversionefficiencyarestillim

7、portantfactorsobstructingthesolarcellsfurtherdevelopment.Plasmonicssolarcellwiththinabsorptionlayercaneffectivelyabsorbtheincidentlightowingtothesurfaceplasmaresonances(SPRs)effect.Thisisapossiblewaytomaketheproductioncostofthesolarcellreduce.Currently,mostoftheresear

8、chesofplasmonicssolarcellsfocusonproposingnewstructurestoimprovethelighttrappingeffect.Asweallknow,thesolarcell’sphotoelectr