Presentazioni e Articoli Tecnici

由于能源的消耗，太阳能电池越来越受到人们的关注。然而，作为商业中主要应用的晶硅太阳能电池存在表面入射光反射以及无法吸近红外光的性质限制了晶硅太阳能电池效率的进一步提高。因此，我们设计了一种内嵌二维光子晶体纳米圆锥的频率上转换超薄晶体硅太阳能电池，其中铒镱共掺氟化钇钠(NaYF4:Er3+/Yb3+)上转换层夹在Ag背反射层和活性层中间，利用COMSOL Multiphysics ®中波动光学模块系统的研究了具有不同结构和电介质填充材料纳米圆锥阵列对频率上转换晶硅太阳能电池陷光增效的影响。利用周期性边界条件及有限元的思想构建了电池计算单元，在300-1150 nm 入射光范围内计算了模型的光反射及透射，从而得出了电池的光吸收。结果表明，在相同的硅厚情况下，内部嵌有的光子晶体纳米圆锥的晶硅太阳能电池性能要优于平面硅太阳能电池。太阳能电池的平均光吸收随纳米圆锥的倾斜角度增加而增加，具有较低折射率填充材料的纳米圆锥的太阳能电池有更高的平均光吸收。在纳米圆锥填充空气、圆锥达到最大倾斜角度时，电池的平均光吸收和短路电流密度分别达到95.36%和38.11 mA/cm2，相比于无结构、等效硅体积的晶硅太阳能电池提高了169%。考虑到NaYF4:Er3+/Yb3+可以吸收晶硅电池无法利用的近红外光并将其转换成电池可以利用的可见光，电池效率还会进一步提高。所设计的模型对上转换纳米材料在晶硅太阳能电池中的应用有指导意义。