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論文名稱: 太陽能電池光電轉換效能之分析. 論文名稱(外文):, Analysis Of Energy Conversion Efficiency For Solar Cell. 指導教授: 蔣榮生. 指導教授(外文):, Chiang, ... 資料載入處理中... 跳到主要內容 臺灣博碩士論文加值系統 ::: 網站導覽| 首頁| 關於本站| 聯絡我們| 國圖首頁| 常見問題| 操作說明 English |FB專頁 |Mobile 免費會員 登入| 註冊 功能切換導覽列 (159.65.142.206)您好！臺灣時間：2021/12/2011:03 字體大小：       ::: 詳目顯示 recordfocus 第1筆/ 共1筆  /1頁 論文基本資料 摘要 外文摘要 目次 參考文獻 電子全文 紙本論文 QRCode 本論文永久網址: 複製永久網址Twitter研究生:張家豪研究生(外文):Chang,Chiahao論文名稱:太陽能電池光電轉換效能之分析論文名稱(外文):AnalysisOfEnergyConversionEfficiencyForSolarCell指導教授:蔣榮生指導教授(外文):Chiang,Jungsheng口試委員:林彥勝、趙嘉信、蔣榮生口試委員(外文):Lin,Yensheng、Chao,Chiahsin、Chiang,Jungsheng口試日期:2011-07-22學位類別:碩士校院名稱:義守大學系所名稱:電機工程學系碩士在職專班學門:工程學門學類:電資工程學類論文種類:學術論文論文出版年:2012畢業學年度:100語文別:中文論文頁數:67中文關鍵詞:光子晶體、太陽能電池、抗反射層、時域有限差分方法外文關鍵詞:PhotonicCrystal、SolarCell、Anti-reflectiveLayer、FDTD相關次數: 被引用:0點閱:1282評分:下載:7書目收藏:0 本研究主要是將光子晶體結構運用在太陽能電池抗反射層上，進而提升太陽能電池的轉換效率，抗反射層設計上的重點主要是將光子晶體週期性結構運用在抗反層上，運用光子晶體結構所造成的能帶效應，限制特定波長僅能往特定方向傳播，並分析吾人所設計的材料和結構是否能增加太陽能電池的進光能量。

本論文主要是運用時域有限差分法(Finite-DifferenceTime-Domain,FDTD)來模擬及計算，觀察電磁波在我們設計結構中的傳播場形圖，亦可進而計算我們所需要的能量流數值化，並針對空氣柱的排列週期、寬度及深度各方面分別設定成調變參數來討論這些參數所造成的引響，設計出一種簡易的結構來模擬計算出轉換效率，且吾人所設計的結構中，當中心頻率設為0.36，寬度與晶格長度比設為0.3a，深度0.4μm，經由模擬的結果，吾人可得到較僅有矽平面所構成的太陽能電池效率多42%。

Thisstudyisthatphotoniccrystalstructureusedintheanti-reflectivelayerofsolarcellstoimprovetheconversionefficiencyofsolarcells.Thedesignmainpointofanti-reflectivelayerisusingphotoniccrystalsperiodicstructures.Photoniccrystalstructurecausedbythebandeffect,limitthespreadofaspecificwavelengthonlytothespecificdirection.AndanalysiswhetherIdesignedmaterialsandstructurestoincreasethelightenergyintosolarcells.ThispaperistousetheFDTD(Finite-Difference,Time-Domain)methodsimulationandcalculation.Theobservationofelectromagneticwavesinthespreadofthechartwehavedesignedthestructure.Forthearrangementoftheairarrycycle,widthanddepthweresettoamodulationparametertothediscussionoftheseparameterscausedbylead.Designasimplestructuremodeltocalculatetheconversionefficiency,andIdesignedthestructure,whenthecenterfrequencyissetto0.36,thewidthofthelatticelengthissetto0.3a,thedepthof0.4μm,thesimulationresults,wecanposedcomparedwithonlysiliconplanarsolarcellefficiencyofmorethan42%. 中文摘要I英文摘要II目錄III圖目錄V表目錄VII第一章續論11-1前言11-2研究動機與目的31-3本文內容5第二章數值方法62-1時域有限差分法72-2直角坐標系三維FDTD112-3三維FDTD轉換為成二維FDTD132-4穩定條件152-5吸收邊界162-6數值計算模擬工具19第三章光子晶體分析理論213-1模型與晶格213-2Bloch定理263-3平面波展開法273-4光子晶體能隙29第四章模擬結果與討論354-1模擬計算空間及參數設定354-2-1距離於接收效率關係364-2-2以矽為基底材料作為模擬結構之分析404-2-3矽基底材料加入抗反射層材質模擬結構分析434-3抗反射層光子晶體結構模擬分析464-4-1能量轉換效率對頻率關係494-4-2能量轉換效率對空氣柱寬度關係504-4-3能量轉換效率對空氣柱深度關係524-5結論54參考文獻55圖目錄圖1.1一維、二維與三維光子晶體之示意圖2圖1.2貝爾實驗室研製第一顆太陽能電池3圖2.1Yee單位晶格空間的電磁場分配相對位置9圖2.2FDTD電磁場計算時間示意圖10圖2.3二維TM電磁場空間分佈的單位晶胞14圖2.4二維TE電磁場空間分佈的單位晶胞14圖2.5三維FDTDPML結構圖16圖2.6太陽光頻V.S太陽能電池轉換效能20圖2.7可見光波段20圖3.1三角形晶格的二維光子晶體之原始晶格向量圖22圖3.2三角形晶格二維光子晶體之原始倒晶格向量圖23圖3.3二維正方晶格與三角晶格第一布里淵區24圖3.4圓柱型光子晶體結構圖25圖3.5三角晶格的二維光子晶體之約化布里淵區25圖3.6太陽能電池抗反射層光子晶體三角晶格排列示意圖29圖3.7氮化矽光子晶體能帶結構圖30圖3.8TM波傳遞方向示意圖30圖3.9TM波源頻率0.5傳遞情形31圖3.10TM波源頻率0.36傳遞情形32圖3.11分光型光子晶體波導的光場分佈圖33圖3.12TM波穿透效率圖34圖4.1模擬計算空間35圖4.2空氣中電磁場傳播圖36圖4.3能量流接收面37圖4.4能量傳播頻譜圖38圖4.5加入材料矽模擬結構圖40圖4.6材料矽電磁場傳播圖41圖4.7能量傳播頻譜比較圖42圖4.8加入抗反射層模擬結構圖43圖4.9加入抗反射層電磁場傳播圖44圖4.10加入抗反射層能量傳播頻譜比較圖44圖4.11抗反射層光子晶體結構模擬結構圖46圖4.12抗反射層空氣柱結構圖46圖4.13抗反射層光子晶體結構電磁場傳播圖47圖4.14抗反射層光子晶體結構能量傳播頻譜比較圖47圖4.15轉換效率與頻率關係圖49圖4.16空氣柱寬度變化示意圖50圖4.17轉換效率與空氣柱寬度關係圖50圖4.18空氣柱寬度與能帶關係圖51圖4.19空氣柱深度變化示意圖52圖4.20轉換效率與空氣柱深度關係圖(0~1μm)53圖4.21轉換效率與空氣柱深度關係圖(0~3μm)53表目錄表1.1各種類太陽能電池與模組轉換效率4表4.1中心頻率Flux值38表4.2能量流量比較表42表4.3加入抗反射層能量流量比較表45表4.4抗反射層光子晶體結構能量流量比較表48 中文部份[1]林坤立,“單晶矽太陽能電池及其頻譜響應之研究,”國立雲林科技大學電子工程研究所碩士論文(2004)。

[2]林詩敏，“Si-richSiOx光子晶體結構之研究”，國立中央大學光電科學研究所碩士論文，民國九十八年六月。

[3]陳學禮,柯宗憲,鄭旭君,朱鐵吉,”利用Fabry-Perot型抗反射層結構提升極紫外光微影光罩圖形檢視對比度之技術,”奈米通訊11:3民93.08頁1-5。

[4]楊素華,蔡泰成,“太陽光能發電元件-太陽能電池”,科學發展月刊,390期,p.50,2005。

[5]欒丕綱、陳啟昌，“光子晶體：從蝴蝶翅膀到奈米光子學”，五南圖書出版，一版(2005)。

英文部份[1]A.Lennie,H.Abdullah,S.ShaariandK.Sopian,"FabricationofSingleLayerSiO2andSi3N4asAntireflectionCoatingonSiliconSolarCellUsingSilvacoSoftware,"AmericanJournalofAppliedSciences,vol.6,no.12,pp.2043-2049,2009.[2]A.TafloveandS.Hagness,“ComputationalElectrodynamics:TheFiniteDifferenceTimeDomainMethodArtech,”Boston,MA(2000).[3]AlongkarnChutinan,NazirP.Kherani,andStefanZukotynski,”High-efficiencyphotoniccrystalsolarcellarchitecture,”OpticsExpress,Vol.17,Issue11,pp.8871-8878(2009).[4]Berenger,J.P.,“APerfectlyMatchedLayerfortheAbsorptionofElectromagneticWaves,”J.Comput.Phys.,Vol.114,185-200(1994).[5]CharlesKittel,IntroductiontoSolidStatePhysics,JohnWiley&Sons,Inc.,7th,1996.[6]J.Joannopolisetal.,PhotonicCrystals:MoldingtheFlowofLight,2nded.(PrincetonUniversityPress,Princeton,NJ,2008).[7]JohnR.Tumbleston,Doo-HyunKo,EdwardT.Samulski,andReneLopez,”Absorptionandquasiguidedmodeanalysisoforganicsolarcellswithphotoniccrystalphotoactivelayers,”OpticsExpress,Vol.17,Issue9,pp.7670-7681(2009).[8]John.S.,“StrongLocalizationofphotonsincertaindisordereddielectricsuperlattice,”Phys.Rev.Lett.,58,p2486(1987).[9]L.Zeng,Y.Yi,C.Hong,J.Liu,N.Feng,X.Duan,L.C.Kimerling,andB.A.Alamariu,“EfficiencyenhancementinSisolarcellsbytexturedphotoniccrystalbackreflector,”Appl.Phys.Lett.89,111111(2006).[10]S.GuoandS.Albinet.al.“Simpleplanewaveimplementationforphotoniccrystalcalculations”Opt.ExpressVol.11,pp.167-175(2003)[11]TheJoannopoulosResearchGroupheadedbyProfessorJohnD.JoannopoulosoftheMITphysicsdepartment,http://ab-initio.mit.edu/.[12]V.V.Donets,L.Y.Melnichenko,I.A.ShaykevichandO.V.Lomakina“DeterminationofrefractiveindexdispersionandthicknessofthinantireflectionfilmsTiO2andSi3N4onsurfacesofsiliconphotoelectricconverters,”SemiconductorPhysics,QuantumElectronics&Optoelectronics,2009.V.12,N1.P.162-164.[13]Y.Tsuji,M.Koshiba,“FiniteElementMethodUsingPortTruncationbyPerfectlyMatchedLayerBoundaryConditionsforOpticalWaveguideDiscontinuityProblems,“JournalofLightwaveTechnology,vol.20,NO.3,MARCH2002.[14]Yablonovitch.E.,“InhibitedSpontaneousEmissioninSolid-StatePhysicsandElectronics,”Phys.Rev.Lett.,58,p2059(1987).[15]YeonsangPark,EmmanuelDrouard,OunsiElDaif,XavierLetartre,PierreViktorovitch,AlainFave,AnneKaminski,MustaphaLemiti,andChristianSeassal,”Absorptionenhancementusingphotoniccrystalsforsiliconthinfilmsolarcells,”OpticsExpress,Vol.17,Issue16,pp.14312-14321(2009).[16]Yu.A.Akimov,W.S.Koh,andK.Ostrikov,”Enhancementofopticalabsorptioninthin-filmsolarcellsthroughtheexcitationofhigher-ordernanoparticleplasmonmodes,”OpticsExpress,Vol.17,Issue12,pp.10195-10205(2009).  電子全文  國圖紙本論文 推文 網路書籤 推薦 評分 引用網址 轉寄                                                                                                                                                                                                                    top 相關論文 相關期刊 熱門點閱論文 1. 單晶矽太陽電池製程及其頻譜響應之研究 2. Si-richSiOx光子晶體結構之研究 3. 研製次波長結構之負折射率光子晶體透鏡及太陽能電池抗反射層 4. 時域有限差分法在光子晶體特性分析之應用 5. 光子晶體應用於LED及太陽能電池之模擬 6. 金屬矽化物與奈米材料在光電元件上應用之研究 7. 利用乾式蝕刻技術於次波長結構製作全方位抗反射矽太陽電池特性之研究 8. 製作熱氧化絕緣層並運用在p-磷化銦蕭特基太陽能電池性能提升之研究 9. 以模擬退火演算法及考慮太陽光譜權重對具金屬背電極之太陽能電池設計寬頻與全向位抗反射層 10. 抗反射層二氧化鉿在單晶矽太陽能電池之研製 11. 紅外線加熱滾輪翻印奈米結構之研究 12. 高分子圖騰化塗層應用於矽晶太陽能電池之研究 13. 利用原子層沉積技術成長表面鈍化層於矽晶太陽能電池之應用 14. 利用先進微影技術奈米結構化太陽能電池在光收成增益上之研究 15. 利用雙軸折射高分子膜改善太陽能電池抗反射層提升廣角吸收效率之研究   1. [3]陳學禮,柯宗憲,鄭旭君,朱鐵吉,”利用Fabry-Perot型抗反射層結構提升極紫外光微影光罩圖形檢視對比度之技術,”奈米通訊11:3民93.08頁1-5。

2. [4]楊素華,蔡泰成,“太陽光能發電元件-太陽能電池”,科學發展月刊,390期,p.50,2005。

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