研究目的
研究利用横向和纵向氮化钛等离子体纳米光栅实现陷光效应以提升薄膜硅太阳能电池性能。
研究成果
所提出的横向与纵向TiN纳米光栅阵列设计方案显著提升了薄膜硅太阳能电池的性能，实现了宽带吸收增强和光电转换效率的提高。该设计证实了TiN纳米光栅在提升薄膜光伏系统性能方面的卓越效能。
研究不足
该研究在进行进一步电学计算时未考虑TiN条带内部的损耗。此外，光电流计算未计入接触区域（阴影部分），而该部分已包含在电学模拟中。
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利用横向与纵向氮化钛等离子体纳米光栅提升薄膜硅太阳能电池性能
DOI：10.1016/j.optmat.2019.109532
期刊：Optical Materials
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
利用等离子体纳米结构实现薄膜硅太阳能电池的光捕获已引起研究人员的广泛关注。氮化钛（TiN）作为一种新兴材料，其等离子体特性与金相似，同时兼具低成本、低损耗和CMOS工艺兼容性等优势。此外，由于TiN的光学特性受多种制备参数影响，该材料还具有优异的可调谐性。本研究采用横向与纵向TiN纳米光栅阵列作为垂直偏振器，将入射光限制在电池有源层内。通过光学与电学模拟表明，该设计通过激发表面等离子体共振及其引发的光捕获效应，显著提升了薄膜硅太阳能电池的性能。得益于TiN纳米光栅的应用，器件在近红外波段（裸硅层在此波段吸收较弱）实现了宽带吸收增强。所提出的薄膜电池实现了约26.46 mA/cm2的短路电流和12.27%的功率转换效率，证实了该设计对提升薄膜光伏系统性能的有效性。
作者：
Zahra Khezripour，Fatemeh Fouladi Mahani，Arash Mokhtari
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