基于有机半导体的宽波段薄膜太阳能吸收器

具有平面结构、纳米尺度的半导体薄膜是太阳能电池的重要组成部分.平面结构加工简单廉价,纳米尺度薄膜量子效率高,但这类结构光学吸收能力差.因此,本文研究如何采用简单平面结构,增强厚度只有几十纳米的半导体薄膜的宽波段吸收特性.研究发现当半导体材料折射率随波长正比例变化、吸收指数不随波长变化时,一定存在一对透明材料厚度和入射角度,使得半导体薄膜/透明材料/金属基底平面薄膜结构具有宽波段完全吸收特性.研究结果可作为宽波段太阳能吸收器的设计准则.以厚度只有35 nm的P3HT:PC70BM薄膜为例,在420和600 nm波长处,设计吸收率均超过95％,从而显著拓宽高吸收率的波段范围,使光生电流比参考结构提高42％.