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微纳结构表面能够实现良好的抗反射功能。将微纳结构表面应用于太阳能电池,能提高其光吸收率,从而提高其光电转换效率。本论文利用时域有限差分法(FDTD)研究了五种常见的亚波长结构的抗反射特性,并用等效介质理论加以分析。同时对单晶硅太阳能电池金字塔结构表面的抗反射特性进行了实验研究。本文的主要工作有:
1.利用FDTD模拟了五种常见的亚波长结构(方柱型、圆柱型、金字塔型、圆锥型和半球型二维光栅结构)的反射特性;在波长为300~1200nm的范围内,得到了反射率随结构参数(周期、高度和占空比)以及入射角的变化规律。并以等效介质理论和薄膜理论进一步分析了方柱型和金字塔型二维光栅结构的反射特性,与FDTD的分析结果具有一致性。
2.对单晶硅太阳能电池金字塔结构表面的反射特性进行分析。模拟了单晶硅金字塔结构表面的反射特性,得到了结构参数面密度和金字塔大小对反射率的影响规律。利用湿法刻蚀获得了单晶硅和多晶硅绒面,并测量了其反射特性。FDTD模拟与实验结果具有很好的一致性。
通过以上工作,得到FDTD能有效的模拟微纳结构表面的反射特性,从而能够优化设计微纳结构的抗反射表面,并为太阳能电池抗反射表面的设计和制作提供坚实的基础。