سلولهای خورشیدی سیلیکون متشکل از بلورهای ریز کریستالی فوتونی

افزایش جذب سلول‌های خورشیدی سیلیکونی میکروکریستالی فیلم نازک بر روی دامنه‌ی پهن باند به منظور بهبود راندمان تبدیل انرژی، یک چالش بسیار مهم در توسعه بهره‌برداری از انرژی خورشیدی به صورت پایدار و کم‌هزینه است. در اینجا، ما نشان می‌دهیم که افزایش پهنای باند جذب می‌تواند با ایجاد تعداد زیادی از حالت‌های تشدیدکننده‌ی مربوط به لبه‌های باند کریستال فوتونی دو بعدی حاصل شود. ما از مدهای نوری مرتبه بالاتر عمود بر لایه سیلیکون ، و همچنین اثر چین‌خوردگی باند با استفاده از ساختارهای ابرشبکه کریستال فوتونیک استفاده می کنیم. ما روشی را برای ترکیب ساختارهای کریستال فوتونی در غشاء نازک (‏تقریبا ۵۰۰ نانومتر)‏ سیلیکون های فتوولتائیک میکروکریستالی ،ایجاد می‌کنیم ، در حالی که عیوب نامطلوب ایجاد شده در سیلیکون میکروکریستالی را سرکوب می‌کنیم. ما روشی را برای ترکیب ساختارهای کریستال فوتونی در غشاء نازک (‏تقریبا ۵۰۰ نانومتر)‏ سیلیکون های فتوولتائیک میکروکریستالی ،ایجاد می‌کنیم ، در حالی که عیوب نامطلوب ایجاد شده در سیلیکون میکروکریستالی را سرکوب می‌کنیم. سلولهای خورشیدی ساخته شده با معرفی ساختار کریستالی ف

Abstract

Enhancing the absorption of thin‐film microcrystalline silicon solar cells over a broadband range in order to improve the energy conversion efficiency is a very important challenge in the development of low cost and stable solar energy harvesting. Here, we demonstrate that a broadband enhancement of the absorption can be achieved by creating a large number of resonant modes associated with two‐dimensional photonic crystal band edges. We utilize higher‐order optical modes perpendicular to the silicon layer, as well as the band‐folding effect by employing photonic crystal superlattice structures. We establish a method to incorporate photonic crystal structures into thin‐film (~500 nm) microcrystalline silicon photovoltaic layers while suppressing undesired defects formed in the microcrystalline silicon. The fabricated solar cells exhibit ۱.۳ times increase of a short circuit current density (from 15.0 mA/cm2 to 19.6 mA/cm2) by introducing the photonic crystal structure, and c