一种基于关联随机光子晶体设计的薄膜光电池设计方法技术

一种基于关联随机光子晶体设计的薄膜光电池设计方法，包括：(1)薄膜太阳能电池组的准备；(2)在C

【技术实现步骤摘要】
一种基于关联随机光子晶体设计的薄膜光电池设计方法


[0001]本专利技术涉及光伏电池的
，尤其涉及一种基于关联随机光子晶体设计的薄膜光电池设计方法。

技术介绍

[0002]基于光子晶体(PC)的光子管理方案是实现薄膜(<10μm厚的)太阳能电池对光的高效捕获一种非常灵活和有前途的策略。与未绘图的平坦结构相比，优化和有序的PC结构的太阳能电池表现出较高的吸收，但是在长波长范围内的吸收仍然需要改善。在大多数研究中仅考虑了非常低的厚度(<10μm)，导致最终设备的低预期短路电流，为了达到高水平的短路电流，因此需要考虑使用厚度超过10μm的高质量材料，比如晶体硅(C
‑
Si)，通过在长波长范围内使用附加的谐振模式，可以进一步改善薄膜太阳能电池的光耦合和捕获机制。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种基于关联随机光子晶体设计的薄膜光电池设计方法，其能够产生更宽的共振和更高的模的谱密度，可以进一步增强薄膜晶体硅太阳能电池的吸收。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于关联随机光子晶体设计的薄膜光电池设计方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)薄膜太阳能电池组的准备；将C
‑
Si层粘结在一个1μm厚的铝层上，作为后视镜和背面接触；(2)在C
‑
Si层的顶部绘制二维光子晶体结构，计算整个堆栈的吸收，对仿真所用的阶数和波长步长进行选择，得到精确的数值结果；(3)对二维光子晶体结构的三个参数进行选择优化，通过扫描搜索这三个参数在技术上现实的范围确定二维光子晶体结构的最高电流密度，得到完全优化的二维光子晶体结构；二维光子晶体结构的三个参数包括周期Λ、空气界面填充分数ff、腐蚀深度h,其中ff＝πr2/Λ2，r为圆柱孔的半径；(4)利用微扰方法引入一种关联的无序结构，超晶胞的每个洞都从原来的位置移动，孔的位移距离为dp，位移角为α；(5)从25nm到75nm的范围选取5个不同的平均位移值，对于每一个选定的均值平移值，模拟不同的结构，确定集群中元素的间距和重心的关系；采用非偏振光在正入射时模拟太阳照明，用严格耦合波分析方法研究这些伪无序晶体结构的吸收性能，确定使吸收净增加的设计准则；(6)随机生成不同无序结构，通过集群中元素的间距和重心的关系筛序伪无序设计，用优化后的伪无序结构代替优化后的方形孔洞晶格；(7)在晶体的堆栈顶部沉积的薄有机玻璃抗蚀剂中利用电子束光刻技术形成伪无序纳米图案，称为伪无序晶体结构；(8)使用CHF3反应离子蚀刻，将有机玻璃转移到SiO2层；(9)使用SF6:Ar混合物将有机玻璃转移到C
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Si层，SiO2层的其余部分保持在Si图案的顶部；(10)用连续的铟锡氧化物层覆盖图案C
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Si层，作为薄膜太阳能电池的透明前端电极；(11)利用微观反射率装置测定薄膜的吸收，一束平行的白光通过长焦显微镜物镜聚焦到纳米图案结构上，该结构的反射光通过物镜收集，然后使用光谱仪进行分析。2.根据权利要求1所述的基于关联随机光子晶体设计的薄膜光电池设计方法，其特征在于：所述步骤(1)中，C
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Si层厚度在1
‑
8μm范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁贺，彭焰秀，杨健，王涌天，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：