硅基太阳能电池仿真与优化.doc

摘要:本篇论文主要讨论的就是太阳能电池和对硅基太阳能电池的仿真和优化。我们首先要对太阳能电池的原理等有一定的了解，然后用到这次新接触的一款软件FDTD Solutions来进行光学仿真。FDTD Solutions是一款应用比较广泛光学仿真软件，它采用的是时域有限差分法。学习这个软件也是目标之一，学习完成后就是仿真硅基太阳能电池，并且观察电池的反射率透射率等。接着就是完成优化的仿真，这次设计选择的是减反射膜来实现优化，能否实现优化就是从太阳能电池的转换效率得来。主要是看两个仿真的监视器输出波形。

关键词  太阳能电池；时域有限差分法；光学仿真；减反射膜；转换效率

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究背景及意义-1

1.2 太阳能电池的分类和特点-1

1.3 太阳能电池现状、发展趋势和前景-2

1.4 本论文的结构和主要内容-3

2 太阳电池原理和生产-4

2.1 引言-4

2.2 光生伏特效应-4

2.2.1 半导体-4

2.2.2 PN结-5

2.3 电池的原理-6

2.4 材料对太阳能电池的影响-7

2.5 太阳能的生产-7

3 太阳能电池的实际仿真-9

3.1 引言-9

3.2 Lumerical软件介绍-9

3.2.1 Lumerical软件共有的特点-9

3.2.2 FDTD Solutions介绍-9

3.2.3 FDTD Solutions的特点-10

3.2.4 FDTD Solutions主要应用-10

3.3 FDTD Solutions构成-11

3.3.1 网格类型-11

3.3.2 光源类型-11

3.3.3 监视器-12

3.3.4 边界条件-12

3.3.5 麦克斯韦方程和FDTD-12

3.4 太阳能电池模型仿真-12

3.4.1 光学仿真构建流程-12

3.4.2 建立仿真区域和设置边界条件-13

3.4.3 光源建模和非偏振光的设置-14

3.5 太阳能电池具体仿真-14

3.6 仿真结果分析-15

4 减反射膜层对电池的优化-17

4.1 引言-17

4.2 减反射膜原理和材料-17

4.3 载流子的复合-18

4.4 太阳能电池的优化-18

4.4.1 制备减反射膜-19

4.5 实际仿真与分析-19

4.5.1 仿真设置-19

4.5.2 结果分析-20

结论-22

致谢-23

参考文献-24