论文总字数：17368字

摘 要

随着社会的发展，全球能源需求量越来越大，而传统能源的储备量有限以及存在严重的污染问题。近年来，全球在大力发展新能源，太阳能是目前最受重视的新能源。太阳能的优点是取之不尽用之不竭，缺点是转换效率不够高。如何提高太阳电池光电转换效率的研究是重点中的重点。本课题主要探讨表面结构与电池内部结构对太阳电池效率提升的影响，采用FDTD软件分别模拟计算了五面体结构模型、球结构模型和光栅结构模型对太阳能转换效率的影响。对五面体结构来说，模拟计算结果表明，在深宽比为0.9的情况下，表面五面体凹坑阵列结构的反射率最低；在高宽比为1.1的情况下，表面五面体凸块阵列结构的反射率最低。对球体结构来说，模拟计算结果表明，在深宽比为0.8的情况下，表面球凹坑阵列结构的反射率最低；在高宽比为0.4的情况下，表面球凸块阵列结构的反射率最低。对光栅结构来说，模拟计算结果表明，在高宽比为3.2的情况下，一维光栅结构模型的反射率最低；在高宽比为1.4的情况下，二维光栅结构模型的反射率最低。

关键词：太阳电池 表面光功能结构 光栅

Discussion on the Improvement of Solar Cell Efficiency by Optical Design

Abstract

With the development of society, the global energy demand is increasing, while the traditional energy reserves are limited and there are serious pollution problems.In recent years, the world is vigorously developing new energy sources, and solar energy is currently the most valued new energy source.The advantage of solar energy is inexhaustible, but the disadvantage is that the conversion efficiency is not high enough.How to improve the photoelectric conversion efficiency of solar cells is the focus of the research.This topic mainly discusses the influence of surface structure and cell internal structure on solar cell efficiency. FDTD software is used to simulate and calculate the influence of pentahedral structure model , spherical structure model and grating structure model on solar energy conversion efficiency.For the pentahedron structure, the simulation results show that the surface pentahedron pit array structure has the lowest reflectivity when the aspect ratio is 0.9.When the aspect ratio is 1.1, the surface pentahedral bump array structure has the lowest reflectivity.For the spherical structure, the simulation results show that the reflectivity of the surface spherical pit array structure is the lowest when the aspect ratio is 0.8.When the aspect ratio is 0.4, the reflectivity of the surface spherical bump array structure is the lowest.For grating structure, the simulation results show that the one-dimensional grating structure model has the lowest reflectivity when the aspect ratio is 3.2.When the aspect ratio is 1.4, the reflectivity of the two-dimensional grating structure model is the lowest.

Key words: Solar Cell Surface Light Functional Structure Grating

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 本课题的研究背景与意义 1

1.2 太阳电池发展现状 2

1.3 太阳电池工作原理简述 4

1.4 太阳电池效率简述 5

1.5 本课题研究的内容与意义 5

参考文献： 7

第2章 表面结构 8

2.1 引言 8

2.2 表面织构是保障太阳电池吸光率的关键 8

2.3 微纳混合结构 9

2.4 表面凹坑阵列结构对太阳电池效率提升的影响 10

2.4.1 凹坑阵列结构的数学模型 10

2.5 表面凸包阵列结构对太阳电池效率提升的影响 12

2.5.1 凸包阵列结构的数学模型 12

2.6 表面结构反射率的模拟计算 13

2.6.1 FDTD Solutions 软件 13

2.6.2 表面五面体凹坑阵列结构模型反射率的模拟计算 13

2.6.3 表面五面体凸块阵列结构模型反射率的模拟计算 14

2.6.4 表面球凹坑阵列结构模型反射率的模拟计算 15

2.6.5 表面球凸块阵列结构模型反射率的模拟计算 17

2.7 本章小结 18

参考文献： 19

第3章 电池结构 20

3.1 引言 20

3.2 光子晶体结构 20

3.2.1 一维光子晶体结构 21

3.2.2 二维光子晶体结构 21

3.2.3 三维光子晶体结构 22

3.3 光栅结构对太阳电池效率提升的影响 22

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