GaAs多結電池寬光譜ZnS/Al2O3/MgF2減反射膜的設計與分析

肖祥江, 涂潔磊, 白紅艷

(云南師范大學 太陽能研究所,教育部可再生能源材料先進技術與制備重點實驗室，云南省農村能源工程重點實驗室， 云南 昆明 650092)

引言

太陽電池是把光能直接轉換為電能的光電子器件，其光電轉換效率定義為總輸出功率與入射到太陽電池表面的太陽光總功率的比值。增加進入半導體內部光子數，減小入射光的反射，有利于提高光生電流，并提高電池的光電轉換效率。目前減少光的反射主要采用兩種方法[1]: 1) 將電池表面制成絨面，增加電池表面的光吸收; 2) 在電池表面鍍一層或多層光學性質匹配的減反射膜。

多結太陽電池是由多個隧穿結連接的子電池構成的，各子電池帶隙寬度從寬到窄由上至下依次排列，當太陽光首先進入頂部帶隙最寬的第一級時，高能量的短波波段在此被吸收，未被吸收的波長較長的光則逐級向下透射進入下層各級電池，被相應子電池吸收。另外，由于半導體本身的高折射率，多結電池表面的高反射損耗必須通過減反射膜來降到最小[2-3]。而在多結太陽電池上制備雙層減反射膜已經不足以減少寬波長范圍內光的反射[4-6]，因此在表面制備寬光譜減反射膜對提高其轉換效率是非常重要的，目前可通過遺傳算法[7]、等效法[8]及光學軟件[9-10]等方法對減反射膜系進行優化設計。

本文選取λ=650 nm作為中心波長，采用TFCalc光學薄膜設計軟件對GaAs多結電池寬光譜(300 nm～1 800 nm)ZnS/Al2O3/MgF2三層減反射膜進行優化設計，給出有效反射率Re最小時各層最佳厚度值，并分析各層膜厚和折射率變化對三層膜系有效反射率Re的影響。……