FDTD-Solutions对钙钛矿太阳能电池的光学性能研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:icewangb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钙钛矿材料因其良好的载流子输运性质、高消光系数、直接带隙等优良的综合性能被应用于太阳能电池中。自2012年全固态钙钛矿太阳能电池面世以来,对于其的研究大多聚焦于发展平整无空隙的钙钛矿薄膜的新制备工艺,改善界面接触等方面的研究,而有关其光学方面的研究十分少。因此本文通过FDTD-Solutions光学仿真软件着重研究了钙钛矿太阳能电池的光学特性并且提出了减少其光学损失的可行措施,具体研究内容和研究结果如下:首先,本文提出在钙钛矿太阳能电池玻璃外表面组装一层具有陷光结构的PDMS减反射膜以减少电池的光学损失。建立钙钛矿太阳能电池物理模型,通过FDTD-Solutions仿真软件系统研究了PDMS减反射膜中陷光结构种类(倒置金字塔结构,倒置圆锥结构,倒置蛾眼结构)以及尺寸参数对电池光学特性的影响。结果表明:倒置金字塔结构在结构高度h和底面直径d均为4μm,即h=d=4μm时的减反射性能最佳,电池表面反射率为2.97%;倒置圆锥结构在h=d=3μm时获得最低反射率3.17%;倒置蛾眼结构在h=4μm,d=3μm时电池表面的反射率最低,为3.43%。对比三种陷光结构,其中倒置金字塔结构的减反射性能最为优异。其次,本文研究钙钛矿太阳能电池内部各层薄膜厚度变化对电池光学特性的影响,从而为实际实验中优化各层薄膜的厚度提供理论模拟依据。结果表明:电池的光吸收率随钙钛矿层厚度增加而增大,当厚度为600nm时电池的本征吸收率及总吸收率均达到最大值;电子传输层厚度为35nm时电池本征吸收率及总吸收率达到最大值;综合考虑光学性能及电学性能后确定250nm为空穴传输层的最佳厚度;随金电极层厚度增加,电池光吸收率持续增大,当厚度为60nm时能获得高吸光性能以及低成本。此外,由于入射光难以传播到钙钛矿层深处,本文根据钙钛矿层表面电磁场的分布规律设计了双层倒置金字塔光耦合结构,来进一步增强钙钛矿层的光吸收。本文分别设计三种ip的排列方式(4A型、4B型、5A型),研究不同ip排布方式对电池光学特性的影响。结果表明:三种排布方式均能促进电池的光吸收,4A型、5A型两种排布方式能够将电池总吸收率提升至97.46%;4B型相对于其他两种排布方式能够最大程度的提升深层钙钛矿的光吸收率,从而提高载流子生成率。最后,本文分别实验制备多功能PDMS减反射膜以及组装钙钛矿太阳能电池,研究了贴覆PDMS减反射膜前后电池光电性能的变化。结果表明贴膜后电池的短路电流有明显的增高,即说明电池中载流子生成率得到了增加,侧面证明倒置金字塔结构具有减反射功能,增加了电池的光吸收。
其他文献
<正>2010年10月21日,美国心脏协会(American Heart Association,AHA)/美国卒中协会(American Stroke Association,ASA)在Stroke杂志上在线刊登了2011年版缺血性卒中及短暂性
卓越绩效模式是一种国际上领先的绩效管理工具,在企业管理方面得到大力推广。本文探讨了医疗机构导入卓越绩效的必要性、可行性,以及如何在医疗机构开展卓越绩效的导入。
对CH3COONa和NaHCO3溶液中c(H+)或c(OH-)的计算进行推导,并计算不同浓度下两溶液的pH,通过计算与图像分析,得出同浓度下两溶液的碱性强弱视浓度而定的结论。
溴化丁基橡胶(BⅡR)因其优异的气密性、硫化速度快、易与其他橡胶共混、耐寒、耐热、耐老化性和耐化学药品等优点,在防护材料、子午线轮胎和医药密封材料等行业具有广泛的应
智慧教室是一种典型的智慧学习环境,是学校信息化发展到一定阶段的内在诉求,是当今智慧学习时代的必然选择。本文首先分析了当前多媒体及网络教室面临的教学困境,认为重构教
如今,锂离子电池以其优良的特性,广泛应用于手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。正是因为锂电池具有体积小、容量大
恽代英(1895—1931),中国无产阶级革命家,中国共产党早期青年运动领导人之一。恽代英不仅在新文化运动中扮演着十分重要的角色,他也是五四运动时期先进知识分子的优秀代表,影
作为独具中国特色的审计监督形式,经济责任审计引起了更多的重视。经过近几年的大胆探索和稳步推进,经济责任审计取得了长足的进步,但是还存在着领导干部对经济责任审计认识
随着玻璃、陶瓷、石英、金刚石等各种高硬度、高脆性材料在诸多领域中的广泛应用,如何加工这些脆硬材料已经成为亟需解决的难题。而超声加工正是适合加工这些难加工材料的有效
近年来,信息技术发展日趋成熟,信息技术在各领域的应用越来越普遍,工程咨询行业作为推动国民经济发展的重要行业也正向着信息化领域迈进。作为在海南全面推进国际旅游岛建设