方形和六边形网格倾斜硅纳米线太阳能电池中的光捕获优化

摘要： 本文通过粒子群优化（PSO）算法计算最优纳米线尺寸与倾斜角度，重点研究了四种倾斜纳米线太阳能电池设计的优化方案。我们考察了阵列（网格）中两种纳米线排布方式，提出六边形网格因其优异的光捕获与吸收特性而成为高效纳米线太阳能电池的优选排布模式。针对每种网格结构，研究了纳米线横截面形状对电池性能的影响，证实六边形网格中采用圆形横截面的纳米线具有最佳特性。本研究首次利用PSO算法同步优化了纳米线尺寸与倾斜角度等四项设计参数，在最优案例中实现了超过40%的吸收效率与50 mA/cm2以上的电流密度。通过计算并对比所有结构的吸收率、电场强度、吸收效率及电流密度，结果表明经优化后的所有电池设计方案均优于既有研究成果。