纳米线阵列高效太阳能转换的原理和研究进展
投稿时间:2019-04-03  修订日期:2019-07-17  点此下载全文
引用本文:
摘要点击次数: 239
全文下载次数: 0
作者单位E-mail
童中英 上海理工大学 材料科学与工程学院上海 200093
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083 
850185095@qq.com 
谢天 上海理工大学 材料科学与工程学院上海 200093
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083 
 
叶新辉 上海理工大学 材料科学与工程学院上海 200093
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083 
 
夏辉 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083  
李菊柱 上海师范大学 数理学院上海 200234
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083 
 
张帅君 上海理工大学 材料科学与工程学院上海 200093
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083 
 
姜新洋 上海科技大学 物质科学与技术学院上海 201210
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室上海 200083 
 
基金项目:国家自然科学基金11574336,61604158,91321311;上海市科委基础研究项目18JC1420401国家自然科学基金(11574336,61604158,91321311);上海市科委基础研究项目(18JC1420401)
中文摘要:不断提高功率转换效率、减少材料使用和降低成本是太阳能光伏技术发展的持续动力。过去40多年中对半导体光伏材料和技术的研究主要关注电子层面的优化,以抑制光电转换过程中能量的损耗。近年来,针对光伏结构中的熵损耗机制,利用纳米结构在光子学层面的设计优化,使转换效率突破Shockley-Queisser限制的研究引起强烈关注。本文首先从热力学角度讨论减少光伏器件效率损失的原理和途径,然后介绍半导体纳米线阵列有效实现陷光和降低发射角的结构设计,其中渐变尺寸的非均匀纳米线阵列具有低发射角、陷光的原理性优势,成为可见到近红外太阳能高效太阳能转换的重要研究方向。
中文关键词:太阳能电池  可见至近红外  全向吸收  发射角限制  非均匀纳米线阵列
 
Research Progress on Semiconductor Nanowires for High Efficiency Solar Energy Conversion
Abstract:It has been the consecutive driving force in solar cell science and technology to pursue higher efficiency of photovoltaic energy conversion with fewer material usage and lower module cost. Remarkable progress has been made in the past decades mainly in the electronic aspects of photovoltaic material to suppress the energy loss in photovoltaic conversion. Recently, the entropy loss in photovoltaic structures was intensively addressed since it provides the opportunity to improve the solar-cell efficiency beyond the Shockley-Queisser limit through light management in subwavelength nanophotonic structures. In this paper, we first give a thermodynamic analysis on current photovoltaics within the Shockley-Queisser model. Then the latest progresses of designing semiconductor nanowire arrays are introduced to achieve effective light trapping and reduced emission angle. Among them, non-uniform nanowire arrays with gradient shapes hold both advantages of ultralow emission angle and light trapping, therefore has attracted much research interest toward ultrahigh efficiency of solar energy conversion from visible to near-infrared wavelength.
keywords:Solar cells  visible to near-infrared  omnidirectional absorbtion  emission angle limit  non-uniform nanowire arrays
  HTML  查看/发表评论  下载PDF阅读器

版权所有:《红外与毫米波学报》编辑部