贵金属纳米结构改善薄膜硅太阳能电池性能的仿真

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1、—Ｋ：日０５８漏．４４胃一ｍ——？ｉ？＾：ｒ：；诵；講结紙阳能議女题目：＾－—＂接索謎科专业：靖姓名．＊＾＾张海明己卢拿指护寸教教肺师：马擎雨商而．＂浦：￣ｆ；：；＾＾：；Ｗ：＾；ｖ：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作和取得的，研究成果，除了文中特别加标注和致谢之处外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料

2、一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。处＇＾么学位论文作者签名；签字日期；年月日／？学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津工业大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津工业大学可＾別每学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行，Ｌ阅检索并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编：Ｕ共查阅和借。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：

3、义磊导师签名；切ｌｉｌＪｉ文义签字日期：巧７年月＞７日签字日期：如＾年月７日学位论文的主要创新点针对薄膜非晶涯太阳能电池存在的可见光捕获不足和红外光响应差的缺点，分别在薄膜非晶桂太阳能电池的上表面设计了银纳米球阵列和底部上转换材料一金纳米棒阵列复合衬底Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ和ＤＥＶＩＣＥ联合仿真对电池的，采用ＦＤＴＤ光学和电学性能做研究：一，对入射、在薄膜非晶珪的迎光表面设计银纳米球阵列，调节其尺寸和周期可见光起散射和局域近场增强效果，增大了可见光在电池活性

4、层中传播的。光程，并间接促进了载流子分离效率二、详细研究了金纳米棒对周围发光中也的巧光增强的作用机理。从激发过程和发射边程两个角度探巧等离激元増强上转换费光强度的过程，找出了作用距离与巧光増强效果的关系。三一、设计了金纳米棒阵列上转换材料复合型衬底并用于薄膜非晶娃太阳能一电池底部，，发现在自然光照射下电池的输出功率有定增强。摘要薄膜非晶娃太阳能电池的活性层厚度很小（不足１微米），导致其对可见光尤其是红光的陷光弱。非晶挂的带隙１．７ｅＶ，导致红外光子能量无法有效

5、被吸收一利用，。上转换发光材輯是种能够将红外光子能量转换为可见光子能量的物质但是低照度激发下其发光效率极低，限制了其在薄膜非晶珪太阳能电池中的应用。一贵金属纳米结构与特定波长入射光相互作用的表面等离子体共振效应，方面在金属附近形成场强强度为原入射光场强数倍的局域近场，处于局域近场中的非晶旌对光的吸收将得到增强一。另方面，贵金属等离激元能够对上转换发光过程起调制作用，有望有效提高上转换材料在低照度激发下的巧光强度。本文在薄膜非晶桂太阳能电池的迎光面设计了納米银球阵列，通

6、过银球对入一ＡＭＧ中可见射光散射和局域近场进步提高电池活性层对１．５光能量的吸收程一上转换材料复合衬底度，用于将透射到活性层底。在底部设计了金纳米棒阵列ＡＭ１５Ｇ部的．的红外光子能量转换为可见福射供活性层吸收利用。主要工作为＾：！＾？下几点（１）优化了银球阵列的化何结构，使其陷光效果尽可能大。（２）探究了表面银球阵列对薄膜非晶珪太阳能电池的电学性能提升效果，从光吸收和载流子分离的角度分析了造成提升的缘故。（３）研究了金纳米棒和上转换发光中也的相互作用过程，得出位于

7、金纳米棒附近的发光中也的英光得到增强的环境条件。（４）设计了金纳米棒阵列和上转换材料的衬底，并仿真了其对薄膜非晶娃电池的电功率输出的提升效果，验证在自然光照射时上转换材料用于光伏器件的可行性。：薄膜非晶娃太阳能电池；等离激元关键词；上转换；光捕获；时域有限差分法ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈ－ｅｉｎｓｕｆｉｃｉｅ凸ｔａｃｔｉｖｅｌａｙｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｉｎ打ＩｍａＳｉｓｏｌａｒｃｅｌｌｌｅａｄｓｔｏｗｅａｋａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｆｏｒ

8、＾ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｈｔ，ｅｓｅｃｉａｌｌｔｈｅｒｅｄｌｉｈＴｈｅｉｎｆｒｒｅｄｏｏｎｓｅｎｅｒｃａｎｂｅｒａｒｅｌｕｔｉｌｉｚｅｄｏｗｉｎｏｇｐｙｇｔ．ａｐｈｔｇｙｙｇｔ＇－ｈｅｉｎａｔｔｈｅｂｒｏａｄｂａｎｄｇａｐｏｆａＳｉ１．７ｅＶ．Ｔｃｏｍｂｉｏｎｏｆｔｗｏｏｒｍｏｒｅｉｎｆｒａｒｅｄｈｏｔｏｎｓｅｎｅｒｉｎｔｏ（）ｐｇｙｉ０凸ｅｖｉｓｔ）ｅｓｅｎｅｒｈｒｏｕｈｕｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｌｕｍｉｎｅｓｃｅ打ｔｍａｅｒｉ