单根同轴硅锗与锗硅纳米线的陷光效应及其光伏应用.docx

编号：1432130124本科毕业论文单根同轴硅/锗与锗/硅纳米线的陷光效应及其光伏应用院系：电子科学与工程系姓名：李景涛学号：1032130124专业：物理学年级：2010级指导教师：刘文富职称：副教授完成日期：2014年 5月18日摘 要全球纳米科学的快速发展以及纳米技术日趋成熟，降低太阳电池成本、提高光电转换效率和稳定性的一个重要思想就是利用纳米技术。为获得最佳的纳米线阵列光电转换效率，对纳米线光伏性质的研究是非常必要的。利用柱形Lorenz-Mie光散射理论可以计算单根同轴Si纳米线的光吸收，漏模共振（LMRs）分析了单根同轴Si纳米线的陷光效应；同时也可以运用于单根同轴Si/Ge，Ge/Si纳米线。利用Origin、Matlab绘图，通过观察图形走向和数据趋势，总结分析。关键词：单根同轴Si/Ge纳米线；单根同轴Ge/Si纳米线；柱形Lorenz-Mie光散射理论；漏模共振（LMRs）；陷光效应AbstractThe rapid development of global nanoscience and nanotechnology matures, reducethe cost of solar cells, improve the use of nanotechnology is one of the important thought of the photoelectric conversion efficiency and stability. In order to obtain the nanowire array photoelectric conversion efficiency, research on the photovoltaic properties of nanowires is very necessary. the column Lorenz-Mie light scattering theory to calculate a single coaxial Si nanowire light absorption, leaky mode resonance(LMRS)analysis of the light trapping effect of a single coaxial Si nanowires; also can be applied to a single coaxial Si/Ge, Ge/Si nanowires. using Origin, Matlab drawing, through the observation of the graphic and data trend toward, summary analysis.Key words: A single coaxial Si/Ge nanowires；A single coaxial Ge/Si nanowires; Column Lorenz-Mile lighet scattering theory; Leaky mode resonance(LMRs); Light trapping effect 1绪论1.1研究背景及意义随着传统化石燃料能源供应的日益紧张，寻找可替代的新能源成为当前研究的热点【】。其中，太阳能由于覆盖面广、无污染、总量十分巨大，受到人们的广泛关注。然而，目前太阳能的利用效率较低而且成本较高，严重制约着太阳能的大规模利用。目前在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池的最高转换效率为29%，多晶硅电池为24%，非晶硅为17%[]。考虑到生产成本和实际工业技术的支持，实际量产时的转换效率会比实验室数据低。全球纳米科学的快速发展以及纳米技术日趋成熟，降低太阳电池成本、提高光电转换效率和稳定性的一个重要思想就是利用纳米技术[8]。本课题主要对单根同轴硅/锗、锗/硅纳米线光吸收状况进行研究，找到光吸收最佳的硅和锗的厚度比例，为提高光电转化效率，降低材料的成本提供理论依据。1.2 国内外研究现状纳米结构是当今科学技术发展前沿中，极具挑战性的研究领域。自Morales等和俞大鹏等分别独立第用高温激光蒸发沉积法成功制备了硅纳米线以后，纳米科学无论基础研究还是应用研究都取得了突破性进展。硅纳米线由于结构及性能上的特殊性，使其成为当前国际前沿的研究热点。最近，美国哈佛大学研究组用VLS方法和化学气相沉积工艺制作了径向硅p-i-n纳米线太阳电池，电池效率达到3.4%，单根纳米线太阳电池最大输出功率达到72pW[4]；而单根硅纳米线也已成功制作成轴向单结甚至多结p-i-n太阳电池结构，4.0μm厚本征区的单结太阳电池效率为0.5%，输出功率4.6pW