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[IEEE 2019年第46届光伏专家会议(PVSC) - 美国伊利诺伊州芝加哥(2019.6.16-2019.6.21)] 2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 用于测定应用于曲面光伏能量收集潜力的建模方法

DOI：10.1109/pvsc40753.2019.8981231 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 周期性一维纳米材料阵列在光-物质相互作用方面具有可调光学特性，这为设计高效光电器件提供了优势。本文报道了基于n-i-p薄膜非晶硅、利用垂直排列碳纳米管（CNT）阵列作为支架自下而上生长的纳米柱（NP）阵列太阳能电池的制备方法。研究了CNT间距在800至2000纳米范围内变化对太阳能电池光学和电学性能的影响。当CNT间距为800纳米时，NP太阳能电池呈现出"蛾眼"宽带减反射特性，平均反射率低于10%。与常规平面太阳能电池相比，增强的光学吸收使该电池在弱光条件下的光电流和量子效率显著提升。研究发现NP太阳能电池的开路电压（Voc）与CNT间距及光照条件存在系统性关联。本研究结果对开发高效一维纳米结构太阳能电池具有重要意义。
作者： Hang Zhou，Fei Tao，Pritesh Hiralal，Arman Ahnood，Husnu Emrah Unalan，Arokia Nathan，Gehan A. J. Amaratunga
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究基于垂直排列碳纳米管阵列支架的n-i-p型非晶硅薄膜周期性纳米柱阵列太阳能电池的制备与性能，重点关注碳纳米管间距对光学和电学特性的影响。

研究成果

周期性的纳米颗粒阵列太阳能电池，当碳纳米管间距小于1000纳米时，会呈现"蛾眼"减反效应，从而提升光电流和光谱响应度。然而，由于较高的光生载流子复合率，开路电压受碳纳米管阵列间距的显著影响。这类纳米颗粒阵列更适用于室内环境下的能量采集，若要应用于室外环境，则需要采用先进的沉积技术或钝化材料。

研究不足

该研究的局限性在于碳纳米管长度的不均匀性，这影响了纳米颗粒长度的均匀性。纳米颗粒太阳能电池的电学性能受到复合损耗的不利影响，尤其是在高光照强度下。

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