研究目的
研究利用等离子体钛纳米粒子增强薄膜碲化镉太阳能电池的光子吸收，以实现高效率和降低成本。
研究成果
所提出的带有等离子体钛纳米粒子的CdTe太阳能电池实现了超宽带吸收，平均吸光度超过97.27%，光电流密度达到40.36 mA cm?2，为目前报道的最高值。该设计对入射角度不敏感，即使在斜入射时也能保持高吸收效率。这为高效、低成本的太阳能电池提供了一种有前景的方法。
研究不足
该研究基于模拟实验，未解决实现纳米粒子尺寸与排列均匀性等实际制备难题，且未测试其在真实环境条件下的性能表现。
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基于等离子体纳米粒子的CdTe太阳能电池实现太阳能的超级吸收
DOI：10.1039/c9ra07782k
期刊：RSC Advances
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
利用等离子体纳米粒子提升薄膜太阳能电池的光子吸收能力，对于实现高效且大幅降本的电池至关重要。本研究报道了基于方形阵列等离子体钛纳米粒子简单设计的碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池太阳能增强综合研究。金属纳米结构中局域等离子体激元的激发与减反射涂层(ARC)协同作用，显著增强了活性CdTe层的光子吸收。该结构实现了超强吸收性能——在可见光至近红外波段(300-1200nm)平均吸收率超过97.27%，900nm波长范围内吸收带宽达90%，峰值吸收率高达99.9%。通过AM 1.5全球倾斜太阳光照条件下的光电流密度估算(达到40.36 mA cm?2)进行定性分析，该数值为迄今报道最高值。研究详细讨论了纳米粒子尺寸、不同金属材料、形状及随机排列对光学吸收的影响。通过斜入射条件下的吸收性能测试，基本验证了角度不敏感性——即便入射角大于0°时电池仍保持高效吸收。这些发现表明，该宽带结构在降低器件成本的同时实现高光电转换效率具有良好前景。
作者：
Qandeel Rehman，Aimal Daud Khan，Adnan Daud Khan，Muhammad Noman，Haider Ali，Abdul Rauf，Muhammad Shakeel Ahmad
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