利用光學超材料提高CdTe-CdS薄膜光吸收的研究.pdf

1、超材料（Metamaterial）可以通過設(shè)計不同的結(jié)構(gòu)單元來實現(xiàn)不同的電磁特性，是一種新型人工材料。通過設(shè)計超材料亞波長結(jié)構(gòu)單元及尺寸，可以調(diào)控超材料的磁諧振特性，可以使其在一段波長范圍的電磁場作用下都產(chǎn)生較強的局域場效應(yīng)。以前學者利用超材料提高薄膜太陽能電池吸收層光的強吸收主要集中在微波波段或紅外波段，對可見光波段太陽光的吸收增強研究較少。此外，他們設(shè)計的電池結(jié)構(gòu)金屬成分不連續(xù)，因此不能直接用來作太陽能電池的電極，實用性不高。鑒于此

2、，本文設(shè)計了兩種光柵超材料結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽能電池，并系統(tǒng)計算和分析了利用光柵超材料提高CdTe薄膜吸收可見光效率的原因。
　　本課題首先利用射頻磁控濺射在低功率、高功率兩種工藝參數(shù)下制備了CdS和CdTe薄膜，并對制備獲得的薄膜進行了XRD、SEM性能和橢偏表征?；趯嶒灪屠碚?，分析了濺射功率和濺射氣壓對CdS和CdTe薄膜結(jié)晶性能、形貌結(jié)構(gòu)的影響，并討論了腐蝕對制備的CdTe薄膜性能的影響。接著利用電子束蒸鍍制備了Ag薄膜，

3、并對Ag薄膜進行了SEM和橢偏表征。
　　根據(jù)超材料電磁諧振理論基礎(chǔ)，設(shè)計了單光柵超材料結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽能電池和雙光柵超材料結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽能電池，然后運用軟件仿真分別計算了光柵結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽能電池和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽能電池的吸收層CdTe對500~900nm波段可見光的吸收效率，并作比較分析。論文分析了光柵寬度、光柵厚度以及CdTe厚度對單光柵超材料結(jié)構(gòu)CdTe薄膜太陽能電池吸收層CdTe對500~900nm