Light-trapping by wave interference in intermediate-thickness silicon solar cells
Notice bibliographique
Résumé
The power conversion efficiency of crystalline silicon ( c − Si ) solar cells have witnessed a 2.1% increase over the last 25 years due to improved carrier transport. Recently, the conversion efficiency of c − Si cell has reached 27.1% but falls well below the Shockley-Queisser limit as well as the statistical ray-optics based 29.43% limit. Further improvement of conversion efficiency requires reconsideration of traditional ray-trapping strategies for sunlight absorption. Wave-interference based light-trapping in photonic crystals (PhC) provides the opportunity to break the ray-optics based 4 n 2 limit and offers the possibility of conversion efficiencies beyond 29.43% in c − Si cells. Using finite difference time domain simulations of Maxwell’s equations, we demonstrate photo-current densities above the 4 n 2 limit in 50 − 300 µm -thick inverted pyramid silicon PhCs, with lattice constant 3.1 µm . Our 150 µm -thick PhC design yields a maximum achievable photo-current density (MAPD) of 45.22 mA / cm 2 . We consider anti-reflection coatings and surface passivation consisting of SiO 2 − SiN x − Al 2 O 3 stacks. Our design optimization shows that a 80 − 120 − 150 nm stack leads to slightly better solar light trapping in photonic crystal cells with thicknesses <50 µm , whereas the 80 − 40 − 20 nm stack performs better for cells with thicknesses >100 µm . We show that replacing SiN x with SiC may improve the MAPD for PhC cells thinner than 100 µm . For a fixed lattice constant of 3.1 µm , we find no significant improvement in the solar absorption for 50 and 100 µm -thick cells relative to a 15 µm cell. A substantial improvement in the MAPD is observed for the 150 µm cell, but there is practically no improvement in the solar light absorption beyond 150 µm thickness.
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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 | 0,001 |
| 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 ».