【摘 要】
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传统的光伏器件仿真仅依赖于经验参数,忽略了原子层面的细节和量子力学效应。在本文,提出了一种量子力学/电磁学(QM/EM)方法分析表面等离子激元作用下的硅纳米线阵列太阳能电
【机 构】
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通信工程系南京理工大学; 中国科学院福建物质结构研究所;
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传统的光伏器件仿真仅依赖于经验参数,忽略了原子层面的细节和量子力学效应。在本文,提出了一种量子力学/电磁学(QM/EM)方法分析表面等离子激元作用下的硅纳米线阵列太阳能电池的光伏性能。电磁学部分,采用经典电磁场计算方法获得纳米金属颗粒表面场增强效应及增强因子。量子力学部分,基于非平衡格林函数(NEGF)结合密度泛函紧束缚理论(DFTB),不依赖任何实验参数得到光电流以太阳能电池的功率转化效率。由于纳米金属结构的表面等离子体激元效应,耦合的光电QM/EM模拟证明纳米线太阳能电池的功率转换效率显着增强。为进一步研究纳米结构太阳能电池的最佳配置,我们建立了纳米线阵列太阳能电池模型,发现由于等离子体效应的局部场增强和纳米线阵列的光俘获作用,光伏器件的功率转换效率(PCE)在大大提高的同时,在光学限制和太阳能电池功率转换效方面存在最佳结构。
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