Light-trapping optimization in wet-etched silicon photonic crystal solar cells
Notice bibliographique
Résumé
We demonstrate, by numerical solution of Maxwell's equations, near-perfect solar light-trapping and absorption over the 300–1100 nm wavelength band in silicon photonic crystal (PhC) architectures, amenable to fabrication by wet-etching and requiring less than 10 μm (equivalent bulk thickness) of crystalline silicon. These PhC's consist of square lattices of inverted pyramids with sides comprised of various (111) silicon facets and pyramid center-to-center spacing in the range of 1.3–2.5 μm. For a wet-etched slab with overall height H = 10 μm and lattice constant a = 2.5 μm, we find a maximum achievable photo-current density (MAPD) of 42.5 mA/cm2, falling not far from 43.5 mA/cm2, corresponding to 100% solar absorption in the range of 300–1100 nm. We also demonstrate a MAPD of 37.8 mA/cm2 for a thinner silicon PhC slab of overall height H = 5 μm and lattice constant a = 1.9 μm. When H is further reduced to 3 μm, the optimal lattice constant for inverted pyramids reduces to a = 1.3 μm and provides the MAPD of 35.5 mA/cm2. These wet-etched structures require more than double the volume of silicon, in comparison to the overall mathematically optimum PhC structure (consisting of slanted conical pores), to achieve the same degree of solar absorption. It is suggested these 3–10 μm thick structures are valuable alternatives to currently utilized 300 μm-thick textured solar cells and are suitable for large-scale fabrication by wet-etching.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».