Diffractive Optics for Thin-Film Silicon Solar Cells

این پایان نامه یک شکل شایستگی برای به دام انداختن نور با نانوساختارهای فوتونی معرفی می کند و نشان می دهد که چگونه روش های مختلف به دام انداختن نور، صرف نظر از مواد، ضخامت جاذب یا نوع نانو ساختار، با هم مقایسه می شوند. این یک نمای کلی از جنبه‌های ضروری به دام انداختن نور را ارائه می‌کند، و مبنای محکمی برای طراحی‌های آینده ارائه می‌دهد.
به دام انداختن نور با نانوساختارهای فوتونی یک روش قدرتمند برای افزایش جذب در سلول‌های خورشیدی لایه نازک است. بسیاری از روش‌های به دام انداختن نور مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، اما تا به امروز هیچ رقم جامعی از شایستگی برای مقایسه کمی این روش‌های مختلف وجود نداشته است. این مقایسه به ما اجازه می دهد تا قوانین طراحی مهمی را برای سازه های با عملکرد بالا ایجاد کنیم. یکی از این قوانین، ساختار لایه جاذب از هر دو طرف است، که نویسندگان یک تکنیک جدید و ساده انتقال لایه را معرفی می کنند. موضوعی که نزدیک به هم مرتبط است، مسئله نانوساختارهای پلاسمونیک در مقابل دی الکتریک است. نویسندگان یک نمایش تجربی را با کمک یک ارزیابی نظری دقیق ارائه می‌کنند و اهمیت در نظر گرفتن ماهیت چند گذری به دام انداختن نور در یک لایه نازک را برجسته می‌کنند، که یک اثر اساسی است که در کارهای قبلی نادیده گرفته شده است و به ما امکان می‌دهد تا انگلی را کمی کنیم. تلفات.

This thesis introduces a figure of merit for light trapping with photonic nanostructures and shows how different light trapping methods compare, irrespective of material, absorber thickness or type of nanostructure. It provides an overview of the essential aspects of light trapping, offering a solid basis for future designs.
Light trapping with photonic nanostructures is a powerful method of increasing the absorption in thin film solar cells. Many light trapping methods have been studied, but to date there has been no comprehensive figure of merit to compare these different methods quantitatively. This comparison allows us to establish important design rules for highly performing structures; one such rule is the structuring of the absorber layer from both sides, for which the authors introduce a novel and simple layer-transfer technique. A closely related issue is the question of plasmonic vs. dielectric nanostructures; the authors present an experimental demonstration, aided by a detailed theoretical assessment, highlighting the importance of considering the multipass nature of light trapping in a thin film, which is an essential effect that has been neglected in previous work and which allows us to quantify the parasitic losses.