项目名称: 双界面图形化柔性非晶硅薄膜太阳电池的界面调控及光电特性研究

项目编号: No.61474128

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 李东栋

作者单位: 中国科学院上海高等研究院

项目金额: 79万元

中文摘要: 柔性薄膜太阳电池在新能源领域有着巨大的发展空间。以高效率柔性光伏器件为研究目标,非晶硅薄膜电池为器件载体,将图形化纳米加工技术与先进非晶硅薄膜太阳电池制造工艺集成,拟开展基于图形化Ti箔衬底具有双界面陷光结构的柔性非晶硅薄膜太阳电池的研究。在电池背反层构建连续的周期性金属纳米凹坑,用以激发金属表面等离子体共振和波导模式;电池顶部则利用纳米压印技术构筑具有良好减反射效果的聚合物蛾眼薄膜。双面陷光结构的设计将分别针对宽光谱、广角度减反射效果及长波长光的捕获进行不同的器件结构与尺寸优化,同时减轻底部背反层结构的陷光压力以避免电学性能的退化和金属欧姆损耗的增加。深入探索材料的形貌、应变、界面、掺杂的协同控制,蛾眼结构的散射、衍射作用及其与金属表面等离极化激元的耦合机制与能量传递过程,以期突破薄膜电池的发展瓶颈和抢占这一领域的自主知识产权,也有望为其他薄膜光伏和发光器件的研发提供新的思路。

中文关键词: 非晶硅薄膜太阳电池;阳极氧化;钛箔;几何陷光;表面等离激元共振

英文摘要: Flexible thin film solar cells hold a great prospect for the future of new energy field. Aiming at developing high-efficiency flexible photovoltaic devices, this project is going to construct a new flexible amorphous silicon thin film solar cell with bifacial light trapping structures based on patterned Ti foils, by combining the advantages of nano-fabrication and a-Si:H thin film solar cell fabrication techniques. The research is composed of following aspects: (1) prepare periodic metal nanodent structures on the back of a-Si:H thin film solar cells to excite surface plasmon resonance and waveguide modes; (2) fabricate moth-eye polymer film atop the solar cell by nanoimprinting technique to enhance the anti-reflection effects. The design of bifacial light trapping structures optimizes the front and backside device structure and geometric size individually, so that both broadband wide-angle anti-reflection effects and light capturing capbility for long-wavelenght light can be obtained simultaneously. At the same time, with the help of front anti-reflection thin films, the moderate light trapping structure at the back side inhibits the the degradation of electrical performance and paramistic ohmn loss. The study of material morphology, strain, interfaces and doping, as well as the coupling and energy transfer process caused by scattering, diffraction, and surface plasmon resonances is expected to break the developing bottleneck of thin film solar cells. The proposed experimetal methods and expected achievements in this project will provide an alternative route for the research of other kinds of thin film photovoltaics and light-emitting devices.

英文关键词: Thin Film a-Si:H Solar Cells;Anodization;Titanium Foil;Geometric Light Trapping;Surface Plasmon Resonance

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