硅太阳能电池表面纳米线阵列的光学特性研究

编号：CPJS04799

篇名：硅太阳能电池表面纳米线阵列的光学特性研究

作者：黄晓刚[1] ;王进[2] ;高慧芳[2] ;张启[2]

关键词：硅纳米线阵列 光吸收效率 时域有限差分法 金属催化硅化学刻蚀

机构： [1]海军驻南京地区航空军事代表室,南京210012; [2]中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京210016

摘要： 为增强晶体硅太阳能电池的光利用率,提高光电转换效率,研究了硅纳米线（Silicon nanowires,SiNWs）阵列的光学特性。首先运用时域有限差分（Finite-Difference Time-Domain,FDTD）方法对硅纳米线阵列在300~1100nm波段的吸收率进行了模拟计算,并对硅纳米线阵列的光吸收效率进行了优化计算。结果表明,当硅纳米线阵列的周期为600nm,填充比为0.7时硅纳米线阵列的光吸收效率最大,可达32.93%。然后采用金属催化化学刻蚀（Metal Assisted Chemical Etching,MACE）的方法,于室温、室压条件下在单晶硅表面制备了不同结构的硅纳米线阵列,并测试了其反射率R,并对实验结果进行了分析,表明硅纳米线阵列相对于单晶硅薄膜,其减反射增强吸收的效果明显。因此,在硅表面制备这种具有特殊形貌的微结构不仅能降低太阳电池的制造成本,同时还能大幅降低晶体硅表面的光反射,增强光吸收,提高电池的光电转换效率。