二維光學微結構光反射特性的研究及其在硅基太陽能電池中的應用.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展和科學技術的進步，人類對能源的依賴度越來越高。而人類目前使用的能源是化石能源如煤、天然氣、石油等，這些能源都是不可再生能源。一方面，截至本世紀中葉，據(jù)估計全世界的能源消耗總量將比本世紀初的消耗總量預計增加一倍，能源枯竭的危機即將到來。另一方面，化石能源燃燒釋放出大量溫室氣體和其他有毒氣體，這對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的破壞。在當前形勢下，世界各國都在致力于如何應對和解決人類社會面臨的能源危機和生態(tài)環(huán)境污染問題。太陽能電池是將

2、太陽能直接轉化為電能的裝置，相對于即將消耗完的化石能源來說，由于其取之不盡、功率巨大、使用清潔安全、可就地取材，不受地理位置的影響等優(yōu)點成為替代化石能源的首選。作為太陽能利用的最佳途徑之一，太陽能電池的研究開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化制造技術及市場開拓方面成為世界各國特別是發(fā)達國家激烈競爭的主要熱點。
　　而由于太陽能電池存在電學損失和光學損失，使得電池的光電轉換效率受到限制。其中光學損失可以分為遮擋損失、表面反射損失以及電池材料的光譜效應損失。

3、為提高太陽能電池的光電轉換效率，針對太陽能電池存在的表面反射問題，本文立足硅基太陽能電池減小表面反射損耗，以便在理想的光頻范圍內(nèi)獲得低反射特性。
　　論文的主要內(nèi)容包括:
　　1、在硅基太陽能電池的基本結構和工作原理的基礎之上，對當前硅基太陽能電池抗反射層的研究背景進行介紹，探討了傳統(tǒng)抗反射層的優(yōu)點與缺陷。并針對目前微細加工技術的現(xiàn)狀，對二維光學微結構研究的發(fā)展與現(xiàn)狀進行了介紹。在此基礎上，介紹了最近幾年新興的將亞波長二維光

4、學微結構應用于硅基太陽能電池表面減反射的研究與設計的方法。這為本文提供了課題研究背景。
　　2、從經(jīng)典電磁理論——麥克斯韋方程組出發(fā)，研究了介質中光波傳輸特性。通過分別對線偏振光在兩層介質分界面和多層介質中的傳輸特性進行模擬計算和理論分析，為單層和多層減反射膜的設計與優(yōu)化，提供理論基礎。為了進一步減小反射、增強透射，緊接著介紹了等效介質膜理論和Mie散射理論。
　　3、根據(jù)等效介質膜理論和Mie散射理論，研究了二維光學微結構