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oe1(光电查) - 科学论文

14 条数据
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  • [2018年IEEE第七届世界光伏能源转换大会(WCPEC)（第45届IEEE光伏专家会议、第28届国际光伏科学与技术会议及第34届欧洲光伏专家会议联合会议）- 美国夏威夷州威科洛亚村（2018.6.10-2018.6.15）] 2018年IEEE第七届世界光伏能源转换大会(WCPEC)（第45届IEEE光伏专家会议、第28届国际光伏科学与技术会议及第34届欧洲光伏专家会议联合会议）- 减少玻璃衬底晶体硅薄膜太阳能电池的光学损耗

    摘要： 玻璃衬底上液相结晶硅薄膜太阳能电池的效率可达14.2%。虽然开路电压和填充因子已与晶硅电池相当，但由于光吸收不完全导致短路电流密度较低。本文通过实验和一维模拟分析了当前器件设计的损耗，揭示出15-20微米的薄吸收层厚度及平面玻璃-硅界面是造成光吸收不足的主要原因。重点讨论了界面织构（特别是正弦织构和平滑减反三维SMART织构）对这些损耗的改善潜力，可使玻璃-硅界面损耗相对降低至少40%。综合考虑电子界面质量后，SMART织构被认定为玻璃衬底液相结晶硅薄膜太阳能电池中最具前景的光管理织构方案。

    关键词： 光管理、薄膜太阳能电池、吸收增强、硅

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 具有压印纹理玻璃盖层的晶体硅薄膜太阳能电池中的光管理

    摘要： 在薄膜太阳能电池中实施光管理纹理通?；嵬钡贾碌缱有阅艿牟焕嘶Ｔ诖耍颐墙樯芤恢旨虻ザ行У募际?，用于改进玻璃上液相结晶硅薄膜太阳能电池的光管理。通过在玻璃盖板向阳面压印金字塔纹理，器件的吸收层和功能层不受影响，同时显著增强了光的耦合效率。采用这种玻璃纹理化方法后，观察到短路电流密度增加了2.5 mA/cm2，对应功率转换效率从12.9%提升至13.8%。光学模拟表明，这种提升可等量归因于空气-玻璃界面的减反射效应以及光在玻璃中的散射和多次通过。该技术可在不影响电子材料特性的前提下独立优化光学性能，因此适用于任何采用玻璃盖板的太阳能电池技术。

    关键词： 光管理、纳米压印光刻、液相结晶、薄膜太阳能电池、硅

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 采用介电纳米颗粒的纳米模塑埋入式光散射（BLiS）背反射器，用于薄膜硅太阳能电池的光捕获

    摘要： 该文章介绍了一种基于纳米颗粒的埋入式光散射（BLiS）背反射器设计，通过简化的纳米制造技术实现太阳能电池的光管理。该BLiS结构由平坦银背反射器和覆盖其上的光散射双层组成：底层是带有微米级倒金字塔空腔的TiO2介电纳米颗粒层，上方埋有平坦顶部的硅纳米颗粒层。这种BLiS背反射器的光学特性显示出高宽带、宽角度分布的漫反射光散射。与参考平面太阳能电池相比，埋入式倒金字塔背反射器的高效光散射使上层的n-i-p非晶硅太阳能电池的短路电流密度和效率分别有效提升了14%和17.5%。暴露倒金字塔微结构的TiO2纳米颗粒层虽具有同等光散射效果，但太阳能电池填充因子较差，表明BLiS背反射器中平滑的上层生长界面有助于维持良好填充因子。研究表明，在光伏背反射器中实现光捕获层与半导体生长层的空间分离具有优势，且不会牺牲光学效益。

    关键词： 光管理、纳米模塑、倒金字塔结构、薄膜太阳能电池、纳米粒子、光伏技术

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用遗传算法实现类蛋白石光子结构钙钛矿太阳能电池

    摘要： 光管理是光伏研究的重要领域，但在钙钛矿太阳能电池中相关研究甚少。本研究通过数值模拟探究了钙钛矿材料光活性层结构化的积极效应——该结构化层由均匀部分与蛋白石状部分组成的混合吸收层构成。采用遗传算法从超过1.4×10^9种潜在组合中筛选出最优方案，该组合使内量子效率达到98.1%，较同等未结构化光活性层提升近2%。本研究同时考察了该最优方案对实验潜在偏差的鲁棒性及所提结构的角度依赖性。

    关键词： 光子晶体、钙钛矿、光伏技术、光管理

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用纳米颗粒团簇的局域表面等离子体效应提升超薄硅太阳能电池的光电流

    摘要： 簇状等离子体纳米结构被用于调控超薄硅太阳能电池内部的入射光。本研究首次采用时域有限差分（FDTD）方法，模拟了球形、锥形、金字塔形和圆柱形纳米粒子以团簇形式分布于薄硅电池背面的情况。通过计算光学吸收进而推算光电流，结果表明纳米粒子团簇能显著提升性能。这种光电流增强源于纳米粒子团簇的等离子体效应。为进行对比，首先评估了仅在背面设置单个纳米粒子的电池，随后在其周围布置四个更小的纳米粒子形成团簇。使用锥形、球形、金字塔形、圆柱形纳米粒子团簇的电池分别获得20.478、23.186、21.427和21.243 mA/cm2的光电流值；而背面仅设置单个对应形状纳米粒子的电池光电流分别为13.987、16.901、16.507和17.926 mA/cm2。由此可见团簇结构显著提升了光电流。最后计算了所提结构的电场分布和载流子产生率。

    关键词： 纳米粒子团簇、局域表面等离子体共振、光管理、时域有限差分法、光电流、等离子体太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于彩色屋顶光伏的光谱和角度控制的共振超构光栅

    摘要： 我们设计了半透明超晶格超胞结构，通过调控入射光的频谱与方向性，实现具有定制化角度外观的光伏应用。该超胞的基本单元是宽度110-120纳米、高度175纳米的硅纳米线，在λ=650纳米波长附近呈现强米氏共振。通过将共振米氏散射体排列成间距递增（675-1300纳米）的超晶格结构，我们可在选定角度范围内形成类朗伯体散射分布。采用电子束光刻和反应离子刻蚀工艺制备的毫米级超表面，在共振波长处几乎完全抑制镜面反射，同时将10%的入射光散射至30-75°角度范围，从而在该特定角度区间呈现鲜红色外观。蓝光、绿光及近红外非共振光则高效透过超表面并被底层光伏电池吸收。集成该超晶格超胞的硅异质结太阳能电池，其外量子效率下降范围与共振散射光谱区间相匹配。由于共振散射效应、高折射率基底反射及硅纳米线吸收的综合作用，短路电流降低了13%。除实现具有定制化角度外观的高效彩色光伏器件外，该超晶格概念还可应用于光伏及其他光电器件的多种光管理设计。

    关键词： 光管理、超表面、米氏谐振器、光伏建筑一体化、硅纳米颗粒、彩色光伏、透明超构光栅、太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 单片钙钛矿/硅串联太阳能电池中的光管理

    摘要： 钙钛矿/硅叠层太阳能电池（TSCs），尤其是已实现28%创纪录效率的双端结构，展现出成为低成本高效硅基光伏替代品的巨大潜力。大量光学模拟表明，实现超过30%的效率完全可行，而单片式钙钛矿/硅叠层电池中的超高效光管理正是实现这一目标的关键前提。本综述系统分析了反射损耗、寄生吸收及电流失配等各类光学损失形式，以深入理解钙钛矿/硅叠层电池的性能机制。特别地，基于菲涅尔方程推导出的简易折射率匹配规则被提出，可作为材料选择与器件设计的基础依据。同时，本文重点综述了当前单片式钙钛矿/硅叠层电池的策略与挑战，包括钙钛矿带隙工程与光捕获方法，旨在为叠层器件性能的进一步提升提供指导。

    关键词： 减反射、光管理、寄生吸收、光捕获、电流匹配、单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 单片纳米结构钙钛矿/硅串联太阳能电池：通过几何形状和材料选择实现光管理的可行性

    摘要： 利用不同材料的多层结构并发挥其互补带隙能量的优势，可提升多结太阳能电池的吸光效率。但该策略存在固有效率提升限制：每个界面都会引入光学损耗。本文研究了材料与几何结构对纳米结构混合钙钛矿-硅叠层太阳能电池光学性能的影响。我们提出的设计方案通过调控光线向活性层的传输路径，并最小化界面反射损耗，从而同时提升两个子电池的性能。通过对构成超表面的传输层和介电间隔层的折射率及厚度进行参数扫描，获得了器件正常工作所需的参数范围。采用这些参数值后，光学损耗显著降低——特别是相比平面电池降低了33%以上，这主要归因于器件反射率的下降。该方法不仅增强了光学响应，还为制造商使用不同材料提供了更广阔的选择空间，同时允许更大的几何公差范围。

    关键词： 光管理、硅、钙钛矿、串联太阳能电池、纳米结构、光学损耗

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 用于智能窗户的半透明钙钛矿太阳能电池

    摘要： 自20世纪70年代以来，透明度可动态调节甚至能可逆地从透明变为不透明的智能窗就成为研究焦点[1]。一方面，智能窗能控制阳光进入建筑物的透射量，通过平衡制冷负荷与照明、供暖的能耗需求实现节能；另一方面，不透明玻璃墙如同窗帘般保护隐私。智能窗的存在减少了对人工干预的依赖，推动生活向智能化发展。电致变色窗通过施加微小外电场实现颜色可逆变化，已应用于波音787梦想客机[2]——这类技术虽有效，但在遮光一致性、长期耐久性及成本方面存在不足。热致变色窗通过局部温度调控实现颜色切换，但受限于不切实际的高温加热条件和较低明暗对比度。此外，上述智能窗均需外部能源供给，未能达成节能目的。若将太阳能电池的光电转换与光线智能调控巧妙结合于智能窗中，局面将发生质的改变[3]。目前半透明光伏技术已被证实可用于兼具发电、遮阳乃至隔热功能的发电窗[4,5]，但鲜少涉及颜色切换特性。因此，亟需整合调色与发电双功能，开发作为智能窗的半透明光伏器件。

    关键词： 半透明钙钛矿太阳能电池、光管理、带隙调控、器件颜色、智能窗户

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 光伏中光管理定制无序结构

    摘要： 光伏器件的高效化研究中，光管理始终是关键要素。目前已有多种实现途径：除基于上转换/下转换的光谱调控外，光的空间与角度再分布同样重要。本文聚焦后者，学界已提出多种辅助光子结构方案（如光子晶体、金属纳米结构或纹理化界面）。从宏观设计角度看，这些结构主要分为周期性与非周期性两类——其分类依据源于制备工艺特性。这类材料的傅里叶频谱（即特定近场效应之外激发光子模式的角度分布）通常呈现两种形态：离散型且波长敏感，或非特异性且光谱平坦。这两种特性组合应用于光伏器件时都远非最优解。 本研究重点阐述通过定制无序性来优化光子管理的理念。定制无序性可实现超均匀界面：这类界面既具有类似周期性结构的特征密度跨界面抑制波动特性，又能在不同观测方向保持相同光学性质。我们提出的超均匀界面综合了前述两类结构的优势，具备：(a) 结构化傅里叶频谱；(b) 较强的波长不敏感性；(c) 确定性设计流程三大特征。

    关键词： 光管理、超均匀界面、光伏技术、定制无序

    更新于2025-09-16 10:30:52