面向超薄GaAs太阳能电池的倒易空间设计
光学
2021-06-30 v2 应用物理
摘要
III-V族太阳能电池在高效率榜单中占据主导，但成本远高于其他太阳能电池。超薄III-V族太阳能电池可表现出更低的生产成本以及对由辐射损伤、位错或本征缺陷引起的短载流子扩散长度的免疫能力。然而，解决亚微米层的不完全光吸收问题对光捕获结构提出了挑战。简单光子晶体具有高衍射效率，非常适用于窄带应用。随机结构则具有宽带响应，但衍射效率较低。准随机(超均匀)结构介于两者之间，在目标波长范围内提供高衍射效率，比简单光子晶体宽，但比随机结构窄。本工作中，我们提出一种通过受控方式修改空间-傅里叶空间将简单光子晶体演化为准随机结构的设计方法。我们将这些结构应用于仅100 nm的超薄GaAs太阳能电池。我们预测所测试准随机结构光电流为25.3 mA/cm，而平面结构受限为16.1 mA/cm。准随机结构中经修改的空间-傅里叶空间增加了共振数量，吸收由离散峰进展为连续谱。由于该连续谱，光电流的增强在角度变化下保持稳定。我们还利用不同数值种子探究了准随机结构实空间分布变化的鲁棒性，以模拟自组装方法中的变异。
引用
@article{arxiv.2008.04781,
title = {Engineering the reciprocal space for ultrathin GaAs solar cells},
author = {Jeronimo Buencuerpo and Jose M. Llorens and Jose M. Ripalda and Myles A. Steiner and Adele C. Tamboli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.04781},
year = {2021}
}