第31卷，第7期 2011年7月
摘
钟
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.31,No.7.pp1739-1742
July，2011
光栅减反层太阳能电池光电转换效率的研究
慧，高永毅2*，周仁龙”，周并举”，唐立强”，吴伶锡”，李宏建
1.湖南科技大学机电工程学院，湖南湘泽411201
2.湖南科技大学物理学院，湖南湘源411201 3.中南大学物理科学与技术学院，湖南长沙
410083
要运用时域有限差分方法，研究了光栅减反层结构对太阳能电池光电转换效率及储能效果的影响。
具体从光栅形状、高度以及光栅表面金属薄膜厚度出发。结果衣明经光栅减反层优化表面结构的太阳能电池的光电转换效率显著增大，储能效果大大得到提升。尤其是三角形光栅太阳能电池。随若镀层厚度的增
加，储能效果增加，但当薄膜厚度过厚时，储能效果反而降低，关键词太阳能电池；光电转换效率；时域有限差分方法
中图分类号：TM914.4
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2011)07173904
间。电池也就能吸收更多的太阳能，从而能将更多的太阳能转化成电能。即光栅具有减小表面反射的作用。还进一步分析太阳能电池吸收的光波长范围在700～1300nm之间，即
太阳能电池是一种利用光生伏特效应将太阳光能直接转化为电能的器件U]，自1954年Chapin等人在美国贝尔实验室成功研制出第一块单晶硅太阳能电池]，从而有了大载的工作都来研究这种结构模式的发电效应及其隐含的物理机制。此后，基于材料以及成本等其他因素，薄膜太阳电池问世)，麻省理工学院的研究人员借鉴电磁波在刻有光栅的金属表面会产生异常的反射光谱这一研究结果(4)，在硅基层上刻着凹槽和凸起，使表面形成光栅，研究结果表明，太阳能电池的转化效率提高了15%。一种新型太阳能电池首次突破了传统的吸光材料的光捕获极限，随着对太阳能电池结构不断的研究，太阳能电池将进一步得到改善[5]。
本文运用时域有限差分方法(FDTD)[]，研究了光栅减反层结构对太阳能电池光电转换效率及储能效果的影响。文章分别从光栅形状、高度、光橱表面金属薄膜的厚度参数出发。研究了有光栅减反层和无光栅减反层的太阳能电池的光电转换效率和储能能力。这两种不同结构的太阳能电池光电转换效率和储能能力的差别很大。因为照射在太阳能电池硅板上的光被反射回时，光栅接收到这些反射光并以更低的角度将这些反射光重新反射回硅基层内，反射光并没有损失，而是重新被反射回硅基层，延长了光在电池硅基的停留时
收稿日期：2010-10-15，修订日期：2011-01-20
太阳能电范吸收的光波长范围主要是近红外光，还有部分可见光。
计算结果和讨论
当电磁波与物质作用时，在宏观上可以根据物质状态方程以及电波的麦克斯韦方程加以描述，由麦克斯韦方程组
有
=
(I)
aB
e
-V×E
D=e()E B=pH
(2)(3)(4)
式中，e()是介质的介电函数，"是真空磁导率，D是电位移矢量，E是电场矢量，B是磁场强度久量，H是磁场矢量。
假设系统对电场的响应是线性的，则电位移失量D(r，t) 可以写成电场和介电响应两数(r，t)的卷积积分
D(rt)g
d'o(r,t-t)E(r,t')
(5)
介电响应函数@(r,t)是介电函数e(rsw)的傅里叶变换
基金项目：国家自然科学基金项目（10947172)，潮南省自热科学基金项日（10JJ6008，10JJ9002，10JJ6101，07J6128)和潮南省教有厅基金项
目(90C404)资助
作者简介：钟慧，女，1985年生，湖南科技大学机电工程学院硕士研究生
*通讯联系人
万方数据
e-mail; gaoyongyi5188@163. com
e-mail; zhonghui.1217@163.com