一种光子晶体复合结构及半透明有机太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种光子晶体复合结构及半透明有机太阳能电池。该光子晶体复合结构包括：第一光子晶体、第二光子晶体和微腔结构；第二光子晶体的下表面设置在第一光子晶体的上表面，微腔结构的下表面设置在第二光子晶体的上表面；第一光子晶体的材料与第二光子晶体的材料相同，第一光子晶体的材料的厚度与第二光子晶体的材料的厚度不同，第一光子晶体的中心波长与第二光子晶体的中心波长互补；第一光子晶体和第二光子晶体均用于反射光子；微腔结构的材料与第一光子晶体的材料不同，微腔结构的材料具有复折射率；微腔结构用于实现光的相长干涉。采用本发明专利技术的装置，能够增强电池器件的光吸收，以及电池器件透射光的色纯度，实现透射光色彩的多样性。

【技术实现步骤摘要】
一种光子晶体复合结构及半透明有机太阳能电池
本专利技术涉及光子晶体
，特别是涉及一种光子晶体复合结构及半透明有机太阳能电池。
技术介绍
光子晶体为由不同折射率的材料通过周期性排列形成的一种具有有序结构的天然或人工晶体材料。光子晶体最大的特点是具有光子禁带，光子禁带对特定波长的光子具有禁阻作用，该波长的光子无法透过光子晶体。凭借这一特点，光子晶体被广泛地应用于半透明有机太阳能电池器件的结构优化中。半透明有机太阳能电池(SemitransparentOrganicSolarCell，STOSC)因为具有透光性的特点，在集成光伏产业中的应用日益广泛。但是，透光性也使器件的光电转换效率、短路电流等性能参数大大降低，明显低于同类不透光的电池。光子晶体的加入能有效改善这一缺点。光子晶体能阻止特定波长的光子透射出晶体，将其反射回电池器件以增强器件的性能，但单层光子晶体的光子禁带范围一般过于狭窄，优化结果不明显，通常采用叠层光子晶体来拓展光子禁带的范围。由于光子晶体只能阻止特定波长的光子，对其余波长的光子几乎没有影响，故而器件的全波长透射光谱呈现“凹”型，使得器件的透射光视觉色纯度不高，反映在CIE坐标中色坐标分布不广泛，色彩多样性不够。在器件中同时采用多种光子禁带不同的光子晶体理论上可以解决这个问题，但这增加了器件的制备难度，同时光子在多层光子晶体中容易发生意想不到的扰动，实际应用效果不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光子晶体复合结构及半透明有机太阳能电池，能够增强STOSC器件的光吸收，并且能够增强STOSC器件的透射光的色纯度，实现STOSC器件透射光色彩的多样性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种光子晶体复合结构，包括：第一光子晶体、第二光子晶体和微腔结构；所述第二光子晶体的下表面设置在所述第一光子晶体的上表面上，所述微腔结构的下表面设置在所述第二光子晶体的上表面上；所述第一光子晶体的材料与所述第二光子晶体的材料相同，所述第一光子晶体的材料的厚度与所述第二光子晶体的材料的厚度不同，所述第一光子晶体的中心波长与所述第二光子晶体的中心波长互补；所述第一光子晶体和所述第二光子晶体均用于反射光子；所述微腔结构的材料与所述第一光子晶体的材料不同，所述微腔结构的材料具有复折射率；所述微腔结构用于实现光的相长干涉。可选的，所述第一光子晶体和所述第二光子晶体均为一维光子晶体。可选的，所述第一光子晶体，具体包括：多个第一薄膜层和多个第二薄膜层；所述第一薄膜层和所述第二薄膜层的个数相同；所述第一薄膜层与所述第二薄膜层交替堆叠设置，所述第一光子晶体的底层为所述第一薄膜层，所述第二光子晶体的顶层为所述第二薄膜层；所述第一薄膜层与所述第二薄膜层的厚度相同；所述第一薄膜层与所述第二薄膜层的材料不同。可选的，所述第二光子晶体，具体包括：多个第三薄膜层和多个第四薄膜层；所述第三薄膜层和所述第四薄膜层的个数相同；所述第三薄膜层和所述第四薄膜层交替堆叠设置，所述第二光子晶体的底层为所述第三薄膜层，所述第二光子晶体的顶层为所述第四薄膜层；所述第三薄膜层和所述第四薄膜层的厚度相同，所述第三薄膜层与所述第一薄膜层的厚度不同；所述第三薄膜层和所述第四薄膜层的材料不同，所述第三薄膜层的材料与所述第一薄膜层的材料相同，所述第四薄膜层的材料和所述第二薄膜层的材料相同。可选的，所述第一薄膜层的材料为二氧化硅或氟化锂；所述第二薄膜层的材料为二氧化钛或氧化钨。可选的，所述微腔结构，具体包括：两个第五薄膜层和一个第六薄膜层；所述第六薄膜层设置在两个所述第五薄膜层之间；所述第五薄膜层与所述第六薄膜层的厚度相同；所述第五薄膜层的材料与所述第六薄膜层的材料不同；所述五薄膜层的材料与所述第六薄膜层的材料至少有一种具有复折射率。可选的，所述第五薄膜层的材料为银或铝或金；所述第六薄膜层的材料为氧化铟锡或氧化锡或氧化锌。本专利技术还提供一种半透明有机太阳能电池，应用上述的光子晶体复合结构。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种光子晶体复合结构及半透明有机太阳能电池，光子晶体复合结构包括第一光子晶体、第二光子晶体和微腔结构；第二光子晶体的下表面设置在第一光子晶体的上表面上，微腔结构的下表面设置在第二光子晶体的上表面上；第一光子晶体的材料与第二光子晶体的材料相同，第一光子晶体的材料的厚度与第二光子晶体的材料的厚度不同，第一光子晶体的中心波长与第二光子晶体的中心波长互补；第一光子晶体和第二光子晶体均用于反射光子；微腔结构的材料与第一光子晶体的材料不同，微腔结构的材料具有复折射率；微腔结构用于实现光的相长干涉，能够增强STOSC器件的光吸收，并且能够增强STOSC器件的透射光的色纯度，实现STOSC器件透射光色彩的多样性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中光子晶体复合结构图；图2为本专利技术实施例中叠层一维光子晶体结构图；图3为本专利技术实施例中微腔结构图；图4为本专利技术实施例中半透明有机太阳能电池结构图；其中，1为第一光子晶体，2为第二光子晶体，3为微腔结构，1-1为第一薄膜层，1-2为第二薄膜层，2-1为第三薄膜层，2-2为第四薄膜层，3-1为第五薄膜层，3-2为第六薄膜层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种光子晶体复合结构及半透明有机太阳能电池，能够增强STOSC器件的光吸收，并且能够增强STOSC器件的透射光的色纯度，实现STOSC器件透射光色彩的多样性。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例图1为本专利技术实施例中光子晶体复合结构图，图2为本专利技术实施例中叠层一维光子晶体结构图，图3为本专利技术实施例中微腔结构图。如图1-3所示，一种光子晶体复合结构，包括：叠层一维光子晶体(TandemOne-dimensionalPhotonicCrystals，T-1DPCs)和微腔结构3(MicrocavityStructure，MC)。其中，叠层一维光子晶体包括第一光子晶体1和第二光子晶体2。图2中底部光子晶体为第一光子晶体，顶部光子晶体为第二光子晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子晶体复合结构，其特征在于，包括：/n第一光子晶体、第二光子晶体和微腔结构；/n所述第二光子晶体的下表面设置在所述第一光子晶体的上表面上，所述微腔结构的下表面设置在所述第二光子晶体的上表面上；/n所述第一光子晶体的材料与所述第二光子晶体的材料相同，所述第一光子晶体的材料的厚度与所述第二光子晶体的材料的厚度不同，所述第一光子晶体的中心波长与所述第二光子晶体的中心波长互补；所述第一光子晶体和所述第二光子晶体均用于反射光子；/n所述微腔结构的材料与所述第一光子晶体的材料不同，所述微腔结构的材料具有复折射率；所述微腔结构用于实现光的相长干涉。/n

【技术特征摘要】
1.一种光子晶体复合结构，其特征在于，包括：
第一光子晶体、第二光子晶体和微腔结构；
所述第二光子晶体的下表面设置在所述第一光子晶体的上表面上，所述微腔结构的下表面设置在所述第二光子晶体的上表面上；
所述第一光子晶体的材料与所述第二光子晶体的材料相同，所述第一光子晶体的材料的厚度与所述第二光子晶体的材料的厚度不同，所述第一光子晶体的中心波长与所述第二光子晶体的中心波长互补；所述第一光子晶体和所述第二光子晶体均用于反射光子；
所述微腔结构的材料与所述第一光子晶体的材料不同，所述微腔结构的材料具有复折射率；所述微腔结构用于实现光的相长干涉。


2.根据权利要求1所述的光子晶体复合结构，其特征在于，所述第一光子晶体和所述第二光子晶体均为一维光子晶体。


3.根据权利要求2所述的光子晶体复合结构，其特征在于，所述第一光子晶体，具体包括：
多个第一薄膜层和多个第二薄膜层；所述第一薄膜层和所述第二薄膜层的个数相同；
所述第一薄膜层与所述第二薄膜层交替堆叠设置，所述第一光子晶体的底层为所述第一薄膜层，所述第二光子晶体的顶层为所述第二薄膜层；
所述第一薄膜层与所述第二薄膜层的厚度相同；
所述第一薄膜层与所述第二薄膜层的材料不同。


4.根据权利要求3所述的光子晶体复合结构，其特征在于，所述第二光子晶体，具体包括：
多个第三薄膜层和多个第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾嘉陆，兰伟霞，周朋超，吴世伟，刘媛媛，彭艳，魏斌，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31