摘要：甲胺铅碘(CH_(3)NH_(3)PbI_(3) MAPbI_(3))和甲脒铅碘(CH(NH_(2))_(2)PbI_(3) FAPbI_(3))是目前最常用于太阳电池研究的有机铅碘钙钛矿材料.对于层状结构的钙钛矿太阳电池来说,每层薄膜的光学性质和厚度都影响着电池的光电转换效率.本文利用光学导纳法和严格耦合波分析法计算了金属氧化物透明导电薄膜掺锡氧化铟(IIi_(2)O_(3):Sn)、掺氟氧化锡(SnO_(2):F;),TiO_(2),MAPbI_(3)和FAPbI_(3)的吸收率和透射率,分析了各层厚度以及器件结构对电池短路电流密度的影响.结果表明:对于FTO(ITO)/TiO_(2)/MAPbI_(3)结构,FTO薄膜的厚度在50—450 nm,ITO厚度在10—150 nm时对入射光波长在360—800 nm的平均透射率为85%,对于FTO(ITO)/TiO_(2)/FAPbI_(3)结构,FTO和ITO薄膜的厚度分别在50—250 nm和10—150 nm时对入射光波长在360—840 nm的平均透射率分别为81.6%和78%.在FTO和TiO_(2)最优厚度下,MAPbI_(3)和FAPbI_(3)的厚度从300—1000 nm变化时,对应太阳电池短路电流密度分别在21.9—23.7 mA·cm^(-2)和23.0—24.4 mA·cm^(-2)范围.本文的研究对于设计和制备高转换效率的钙钛矿太阳电池具有指导意义.

摘要：根据光波模在光子晶体线缺陷波导和环形谐振腔之间的耦合原理,在二维三角晶格光子晶体中设计了一款由线缺陷主波导、环形谐振腔、60°弯下载波导组成的多信道下载滤波器。利用平面波展开方法计算了完整光子晶体及线缺陷波导的能带结构;基于时域有限差分方法计算了各目标频率光信号在器件中的传输特性,分析了影响器件耦合效率的因素并对其进行了改进。分析表明:通过改变环形谐振腔内介质柱的半径可以调节光子晶体环形谐振腔的谐振频率,而改变线缺陷主波导与环形谐振腔之间耦合区域中介质柱的形状以及将直下载波导改换成60°弯下载波导可以提高线缺陷主波导、60°弯波导与环形谐振腔之间的耦合效率。计算结果显示:优化后的多信道二维光子晶体滤波器具备优良的选频功能,各目标频率光信号的透射率均达90%以上。与传统半导体介质材料器件相比,该器件体积较小,结构简单,易于大规模集成,很有应用前景。

摘要：设计了一种由一维衍射光栅和一维光子晶体组成的用于薄膜硅太阳能电池的背反射器,采用勒让德多项式展开法对一维光子晶体和三角形光栅结构进行了参数优化,并对400～1 200 nm入射电磁波的反射率进行了模拟计算。结果表明:在高反射率的一维光子晶体作用下,利用衍射光栅可以得到大倾角的反射光,有效地延长光子在电池吸收体的传播路径,使其得到充分吸收。衍射光栅加光子晶体结构的背反射器可以大幅提高电池的捕光能力,提高太阳能电池的转化效率。

摘要：分别设计与优化了非晶薄膜太阳能电池的上表层和电池底部结构,采用严格耦合波方法(RCWA)数值计算了电池的光吸收。计算结果表明:在仅考虑TM偏振的情况下,优化后的增透膜与无增透膜相比,300～840 nm波长范围内的吸收平均提高了35%左右;优化后的背反射器与无背反射器相比,700～840 nm波长范围内的吸收平均提高了23%左右。该非晶硅薄膜太阳能电池结构在全角宽频范围内有较高吸收,可以提高太阳能电池的转化效率。

摘要：提出了一种包含增透膜和背反射层的非晶硅薄膜太阳电池结构，其中增透膜由折射率从低到高的4层介质材料组成，背反射层由三角形介质衍射光栅和一维光子晶体结构组成。利用严格耦合波理论和平面波展开法，对介质层厚度和光栅进行优化设计，数值计算了增透膜和背反射层在入射角为0°-60°之间的反射效率。结果表明,增透膜在300-750 nm波长范围内存在高透射率，背反射层在600-750 nm波长范围内存在高反射率。对于活性层厚度为700 nm的非晶硅薄膜太阳电池，在入射波的TM偏振状态下，入射角小于75°时，电池经优化后在300-750 nm波长范围内平均吸收率为95%。

摘要：提出了一种含有光锥光子晶体防反射层和四棱锥光栅背反射层的a-Si薄膜太阳能电池结构,吸收层厚1μm,总厚度为1.45μm。根据光子晶体及亚波长光栅的衍射特性,利用严格耦合波方法对器件参数进行了优化。计算结果表明：当光锥结构倾角θ=72°、晶格常数T1=1 200 nm、介质底半径r=100 nm时,防反射层的透射率较高,在300-600 nm波长范围内,该薄膜太阳能电池的吸收效率比不含防反射层电池提高了11.54%;当四棱锥光栅结构周期L=1.2μm、占空比f=0.38、槽深h5=560 nm时,背反射层的反射效果较好,在600-850 nm波长范围内,电池的吸收效率提高了3.75%。所设计的薄膜电池结构在波长为300-750 nm、入射角为0°-75°范围内的吸收效率均在80%以上,平均吸收效率达92%,满足太阳电池对宽频谱、广角度的光俘获的要求。

摘要：为解决光学系统中普遍存在的菲涅耳反射问题,提高光的透射率,设计了一种二维矩形SiO2光子晶体结构光栅。采用勒让德多项式展开法对该结构在可见-近红外波长范围入射光波的透射率进行了模拟计算,寻找到了合适的占空比e、光栅深度h和基底厚度d,使得光栅的透射率在入射角为0～60°范围内、入射波长在400nm～1 200nm范围内变化时,其透射率的变化相对稳定,透射率的平均值可达到96%以上。

摘要：提出了一种纳米金属光栅结构的高灵敏度的表面等离子共振分光滤波器,采用严格耦合波理论分析了横磁波在金属光栅层-介质层的光谱特性,以633 nm作为中心波长入射时,优化后的几何参数分别为二氧化硅介质层d=2.5μm,Ag光栅高度h=10 nm,光栅占空比f=0.35时出现一个深的、窄的和半峰值全宽小于3 nm的锐利透射峰.

摘要：设计了一种一维光子晶体的太阳能电池底部反射器,采用平面波展开法(PWM)计算禁带,得到当两个材料的介电常数差越大时,完全禁带越宽,对于Si/Air和Si/SiO2都在700～1 200 nm出现完全禁带,在此基础上利用勒让德多项式展开方法(LPEM)对该结构进行最优化,寻找到了高反射率时周期层数N,并考察了当入射角度不同时反射谱效率的问题,得出随着入射角度的增加,两种不同结构的一维光子晶体完全禁带均出现蓝移,证明了此种结构反射器具有高效的全方位反射性。把这种结构的背反射层用作太阳能电池的反射器可以大大提高电池的捕光能力,从而提高太阳能电池的的转化效率。