项目名称: AAO纳米结构光栅对薄膜硅太阳能电池光吸收及转换效率的提高研究

项目编号: No.61274064

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 张海明

作者单位: 天津工业大学

项目金额: 81万元

中文摘要: 本课题通过将AAO模板作为纳米结构光栅引入到薄膜硅太阳能电池表面和底部,同时利用底部AAO孔径中的Si纳米线对光的吸收增强效应,来解决当前薄膜硅太阳能电池转换效率低、叠层光栅制备设备昂贵、成本较高的难题。课题通过对薄膜硅太阳能电池物理建模,采用时域有限差分法和严格耦合波分析法,数值模拟不同AAO纳米结构光栅对光吸收、短路电流、开路电压及转换效率的影响。并在数值模拟基础上开展实验研究,通过RF-PECVD技术和二次阳极氧化技术,制备带有不同AAO纳米结构光栅的非晶硅薄膜太阳能电池,研究Si纳米线结构阵列对光的吸收增强效应,开展电池性能测试,确定作为薄膜硅太阳能电池表面和底部AAO纳米结构光栅的最佳参数。课题将纳米技术与薄膜硅太阳能电池技术有机结合,课题的完成有望显著提高薄膜硅太阳能电池的转换效率,同时大幅降低叠层光栅制备成本,具有非常好的工业化应用前景。

中文关键词: AAO;纳米结构光栅;薄膜硅太阳能电池;光吸收;转换效率

英文摘要: The AAO templates as nanostructure gratings have been introduced on both top and bottom of the thin-film silicon solar cells to enhance the light absorption. Further, light absorption enhancement is also improved by the light absorption of the silicon nanowires embedded in the pores of AAO template. The design is to resolve the problems, such as low energy conversion of thin-film solar cell, high cost of preparation of texture grating. The physical modeling of thin-film silicon solar is designed. Then the effects such as light absorption enhancement, short circuit current and open circuit voltage of silicon solar cell with different AAO nanostructure gratings are studied by Finite-Difference Time-Domain (FDTD) and Rigorous Coupled Wave Analysis (RCWA). The experiments are carried out based on the study of numerical simulation. The thin-film silicon solar cells with different AAO nanostructure gratings are fabricated by using RF-PECVD and two-step anodization process. Then, the enhancement of light absorption of silicon nanowires in the pores of AAO is analyzed. Meantime, the parameters of AAO nanostructure gratings both on top and bottom of the thin-film silicon solar cells are optimized by performance testing of the as-prepared solar cells. The organic combination of nanotechnology and thin-film silicon solar

英文关键词: AAO;nanostructure grating;thin film solar cells;light absorption;energy conversion efficiency

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