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竖直排列硅纳米孔阵列强化光学吸收的机理
  • ISSN号:1671-8097
  • 期刊名称:《热科学与技术》
  • 时间:0
  • 分类:O432[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理] TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划963资助项目(2009CB219805);国家自然科学基金资助项目(51236004).
中文摘要:

光伏发电是太阳能利用的重要途径之一。提高单晶硅的光学吸收特性可以提高光伏利用效率,降低制造成本。采用时域有限差分法计算了具有竖直排列纳米孔阵列结构的单晶硅薄膜的光学特性,发现纳米孔阵列强化光学吸收的机理包括等效折射率减小、纳米尺度效应和电磁波谐振效应。计算结果表明,合理设计纳米孔阵列的排列周期和孔径可以大幅增强单晶硅薄膜的光学吸收,使纳米孔阵列单晶硅薄膜光伏器件的理论效率比相同厚度单晶硅片光伏器件高85.5%,并预期可以使10^0μm量级厚度的纳米孔结构单晶硅薄膜具有和10^2μm量级厚度的单晶硅片相当的光伏特性。

英文摘要:

Photovoltaic is one of the most important methods to harvest solar energy.Enhancing the crystalline silicon optical absorption increases the photovoltaic efficiency and reduces the cost.The optical properties of vertically aligned silicon nanohole arrays using the Finite-Difference Time-Domain method.The absorption enhancement was found to be attributed to effective refractive index decrease,nanoscale effect and guided wave resonances.Results show that the optical absorption is enhanced by optimizing the periodicity and nanohole size and thus,the photovoltaic ultimate efficiency of the silicon nanohole array is 85.5% higher than the efficiency of the silicon wafer with the same thickness.The silicon nanohole array with 100μm thickness is expected to absorb as efficiently as the silicon wafer with 102μm thickness.

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期刊信息
  • 《热科学与技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:大连理工大学
  • 主编:王补宣
  • 地址:大连市甘井子区凌工路2号大连理工大学
  • 邮编:116024
  • 邮箱:jtst@dlut.edu.cn
  • 电话:0411-84707963
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-8097
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1472/T
  • 邮发代号:8-262
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:2346