基于双面混合双金属纳米光栅的薄膜非晶硅太阳能电池高效宽带光吸收

摘要： 薄膜太阳能电池（TFSCs）因厚度较小导致光吸收能力差，这限制了其大部分实际应用。等离子体纳米颗粒产生的表面等离激元为以低成本、可扩展的方式对TFSCs进行光学调控提供了机遇。在此，我们开展了一项系统模拟研究，通过引入双面等离子体双金属（铝-铜）纳米光栅来提高非晶硅（a-Si）的吸收效率。上排光栅与减反射涂层共同作用，以最小化反射损耗并增强有源层对低波长可见光谱的吸收。下排光栅则负责增加有源层对长波长光子的吸收。通过这种方式，原本在长波长区域吸光能力差的a-Si如今能够吸收670 - 1060 nm的宽带光，平均模拟吸收率超过70%，模拟光电流密度也分别提高到22.30 mA·cm?2。此外，模拟结果表明，所提出的结构还展现出许多其他优异特性，如小入射角不敏感性、可调谐性以及显著的结构参数耐受性。这种设计理念具有很强的通用性，可推广到其他薄膜太阳能电池中。