具有工程化近场/远场光散射的纳米图案化背反射器用于增强硅基多结太阳能电池中的光捕获
光学
2023-12-07 v1 材料科学
摘要
多结太阳能电池通过更高效 harvesting 更宽范围的太阳光谱，提供了一条克服标准硅太阳能电池效率极限的途径。然而，硅基多结架构受到近红外（near-IR）光谱范围内 harvesting 不完全的阻碍，因为硅子电池在带隙附近吸收较弱。在此，我们引入一种集成的近场/远场光捕获方案，以增强硅基多结太阳能电池在近红外范围的效率。为此，我们设计了一种纳米图案化衍射银背反射器，其具有优化将多次散射光捕获到一系列衍射角中的散射矩阵。我们通过在工程化图案化背接触中的相消干涉，最小化对 0 阶的反射和银中的寄生等离子体吸收。对最优设计在单结 Si TOPCon 太阳能电池性能上的数值和实验评估突显了相对于平面背反射器改善的外量子效率（EQE）（+1.52 mA/cm2）。纳米图案化超光栅背反射器通过衬底保形压印光刻（SCIL）制备于 GaInP/GaInAsP//Si 双端三结太阳能电池上，并进行了光学和电子表征，显示出相对于平面参考绝对功率转换效率提高 +0.9%abs。总体而言，我们的工作展示了纳米光子光捕获在增强硅基多结太阳能电池效率方面的潜力，为更高效和可持续的太阳能技术铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2305.16462,
title = {Nano-patterned back-reflector with engineered near-field/far-field light scattering for enhanced light trapping in silicon-based multi-junction solar cells},
author = {Andrea Cordaro and Ralph Müller and Stefan Tabernig and Nico Tucher and Patrick Schygulla and Oliver Höhn and Benedikt Bläsi and Albert Polman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.16462},
year = {2023}
}