通过复合光捕获技术实现钠镉硒薄膜太阳能电池的宽带吸收
光学
2025-03-03 v1 材料科学
摘要
复合光捕获结构为实现薄膜太阳能电池（TFSC）的宽带吸收和高效率提供了有前景的途径，以加速可持续能源解决方案的进程。作为薄膜太阳能技术的领导材料，钠镉硒（CdTe）面临来自日照光谱中表面反射损失和近红外（NIR）范围内吸收弱的挑战。这项计算研究通过采用双重光捕获技术来解决这些限制：将 CdS 和 CdTe 层的顶部表面加工成纳米锥（NC），并将锗（Ge）球形纳米粒子（NP）嵌入 CdTe 吸收层，以增强宽带吸收。使用有限差分时域（FDTD）等方法进行数值仿真，以优化两种纳米结构的参数和配置，以实现最佳的光电性能。结果显示，在最佳的纳米锥（NC）纹理和球形 Ge 纳米粒子（NP）配置下，可实现短路电流密度（）为 35.38 mA/，功率转换效率（PCE）为 27.76%，分别比基准结构提高了 45.45% 和 80.72%。为理解增强机制，本研究还包括基于衍射光栅理论和米尔理论的分析。此外，还评估了这些结构的可制造性。进一步地，关于入射角变化和偏振变化的影响研究表明，最佳结构在实际条件下具有鲁棒性，能够保持一致的性能。
引用
@article{arxiv.2502.20539,
title = {Broadband Absorption in Cadmium Telluride Thin-Film Solar Cells via Composite Light Trapping Techniques},
author = {Asif Al Suny and Tazrian Noor and Md. Hasibul Hossain and A. F. M. Afnan Uzzaman Sheikh and Mustafa Habib Chowdhury},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.20539},
year = {2025}
}
备注
18 pages of main paper and 5 pages of supplementary material. 16 figures and 5 tables in total