衍射光栅和光子晶体增强晶体硅薄膜太阳电池光俘获的模拟

提出了一种可以吸收宽光谱的晶体硅薄膜太阳电池结构,其中增透膜为三角形衍射光栅,背反射层由以晶体硅为背景的三角晶格的空气圆柱形光子晶体组成。采用严格耦合波理论和平面波展开法,模拟研究了衍射光栅和光子晶体对提高电池吸收率的影响。结果表明,入射角度在0°~60°之间,增透膜在380~1100 nm波长范围内存在高透射率,背反射层在800~1100 nm波长范围内存在高反射率。对于有源层厚度为20 μm的晶体硅薄膜太阳电池,在入射波为TM偏振状态下,自然光垂直入射时,三角形衍射光栅使光吸收率增加18%,二维光子晶体使光吸收率增加6%。有增透膜和背反射层的晶体硅薄膜太阳电池,当入射角度小于60°时,在3