分级带隙薄膜AlGaAs太阳能电池的光电子优化. 第二部分:最佳的反反射前面表面纹理

科学领域:

• 光电学是指光电子产品.
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 可再生能源可再生能源是可再生能源.

背景情况:

• 之前对薄膜化 (AlGaAs) 太阳能电池的优化使用了合光电子建模,重点是分级带隙层和反射器/反接触策略.
• 之前的工作中的正常化错误需要使用更高效的有限差异方案进行重新优化,用于电气计算.
• 提高太阳能电池效率涉及诸如带隙工程和表面纹理等策略,以增强光吸收和减少反射.

研究的目的:

• 通过研究在n-AlGaAs光子吸收层中不同带隙分级配置文件 (均,线性,非线性) 的影响,重新优化AlGaAs太阳能电池.
• 评估各种一维 (1D) 周期性表面纹理类型对抗反射和整体细胞效率的有效性.
• 评估带隙分级,表面纹理和集中阳光对太阳能电池性能的综合益处.

主要方法:

• 利用结合光电子模型与有限差异方案进行电气计算,以重新优化AlGaAs太阳能电池设计.
• 研究的n-AlGaAs吸光层具有均的,线性分级的和非线性分级的带隙.
• 优化了前面四种1D周期性表面纹理 (矩形,形半圆形,三角形,形半圆形).

主要成果:

• 最佳的非线性带隙分级提高了 400 nm 厚的 n-AlGaAs 层的效率 3.31%,对于 2000 nm 厚的 n-AlGaAs 层提高了 1.14%.
• 太阳光的集中度增加了100倍,效率提高了11.6%.
• 与平面表面相比,定期表面纹理提供了较小的相对效率提升,而对于更厚的n-AlGaAs层来说,好处会减少.

结论:

• 非线性带隙分级是一种高度有效的策略,可以提高AlGaAs太阳能电池的效率,特别是对于较薄的吸收层.
• 表面纹理提供了效率的边际收益,其有效性取决于吸收层的厚度.
• 将先进的材料设计 (带隙分级) 与光管理技术 (纹理,度) 结合起来,对于推进太阳能电池技术至关重要.