太阳能电池的光学管理基本理念.pdf

2015年 5月 四川大学学报 (自然科学版) May． 2015 第52卷 第 3期 JournalofSichuanUniversity(NaturalScienceEdition) Vo1．52 NO．3 doi：103969／j．issn．0490—6756．2015．03．026 太阳能电池的光学管理基本理念 肖 啸 ，许德富 ，肖志刚 ，张志友 ，杜惊雷 (1．乐山师范学院物理与 电子工程学院，乐山 614000；2．四川大学物理科学与技术学院，成都 610064) 摘 要 ：活性层吸光能力和载流子传输能力之 间的折衷是制约太 阳能 电池效率提升和成本 降 低的重要因素之一．特别是随着太阳能电池的薄膜化发展趋势，活性层吸光能力不足所导致 的光学损失显得越来越重要．而光学管理技术能够有 目的地调控入射光谱 ，在太阳能电池中 获得可控的光场传输和能量分布 ，在 实现光吸收增强的同时还保持 了活性层优秀的电学传输 性能，正是克服这一折衷的有效工具．本文从光线光学、传统波动光学和纳米光子学的视角 详细阐述 了典型陷光结构的光约束和增强机制 ，展望 了光学管理技术的发展趋势． 关键词 ：光 电器件 ；太 阳能 电池 ；陷光结构 ；活性层 中图分类号 ：TM914．4 文献标识码：A 文章编号 ：0490—6756(2015)03—0611-08 Basicconceptsoflightm anagem entforphotovoltaics XIAOXiao ’，XUDe—Fu ，XIAOZhi—Gang ，ZhangZhi—You。。DUJing—Lei (1．CollegeofPhysicsandElectronicEngineering，LeshanNormalUniversity，Leshan614000，China： 2．CollegeofPhysicalScienceandTechnology，SichuanUniversity，Chengdu610064，China) Abstract：Thefundamentaltradeoffbetween lightabsorptionandcarriercollectionranksasoneofthe mostimportantfactorsforthelow—costandhighefficiencyphotovoltaicdevices Assolarcellsbecome ． thinner，absorption lossesbecomemore importantbecausea thinneractive 1ayerabsorbsmuch less light．Fortunately，lightmanagementhasemergedasapowerfulapproachforovercomingthistradeoff， becausewhichpermitsthemanipulationofincidentopticalfields，andcouldcontrolofthelightpropaga～ tionandenergydistributioninphotovoltaicdevices，ultimatelyachievesabsorption enhancementswhile withoutsacrificingtheelectricalperformanceintheactivelayer．From threeperspectivesincludingray optics，traditionalwaveopticsandnanophotonics，thebasicphysicalconceptsoflightc