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以光場增強效應提升薄膜太陽能電池吸收效率研究
(2012)
林詩淳
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Lin Albert, ShihChun
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
本二年期研究計畫主要是針對光電太陽能元件的光學特性之基礎研究，共包括四個研究方向： (一) 進行光學特性的基礎研究，以增進對太陽能電池中，光場增強效應(Light Trapping) 之深入了解。 (二) 針對寬頻介電質反射鏡(dielectric broad band reflecting mirror)做深入研究，透過電磁理論找出適合應用於太陽能電池的反射鏡結構與形狀，並將介電質反射鏡實際應用於太陽能光電元件並計算其產生的效率提升效果。 (三) 進行隨機幾何形狀應用於太陽能電池底部反射鏡(back reflector) 之研究，將利用基因演算法來進行幾何形狀之最佳化，決定最適合運用在太陽能電池的幾何形狀。(四) 提出新式太陽能電池結構，利用周期性寬頻高效率光場增強陣列光子晶體，或是將光譜分離式共振腔結構應用於多接面太陽能電池上(high-efficiency resonant-cavity-like structures for multi-junction or multi-band solar cell application)，相對於隨機幾何繞射結構，周期性的結構可提供可重複且穩定的效率轉換。本計畫將從計算薄膜太陽能電池的能帶結構以及特徵模式(wave characteristic mode)開始，去釐清太陽能電池中的波導效應，明確找出可提供光場增強效應(light trapping effect)給寬頻光譜的方法，並了解其中之物理意義。此外，此計畫也將探討寬頻介電質反射鏡在太陽能電池中的應用。這一方面的研究主要會先從計算單獨一個寬頻介電質反射鏡的穿透和反射頻譜開始，接著，再把介電質反射鏡整合進入太陽能電池的結構之中。轉換效率的提升，將以積分量子效率和頻率響應來衡量。對於寬頻介電質反射鏡的幾何參數之最佳化，將會是本次研究的重點，而最佳化對於轉換效率的提升，也會被仔細評估。另外，我們也將研究隨機幾何形狀光柵的可行性，藉由基因演算法、頻率響應、和功率頻譜密度，來探討光柵的空間頻率分佈(spatial frequency) 和其與效率提升間的關聯。最後，將評估利用寬頻周期性光學結構，來實現具有極佳光場增強效應的前瞻太陽能光電元件之可行性，這包括光子晶體的結構、寬頻透涉/波導/反射結構、和光譜分離式共振腔型態的結構。預期本計畫的執行將可得到下面的成果：(I)證實/示範運用奈米光學模擬可以有效的提升太陽能電池的設計 (II)透過有效的光場增強效應，太陽能電池的吸收與轉換效率可以得到顯著的提升，(III)透過特徵模式的分析、透射/反射/吸收頻譜的計算、和繞射級數的計算，提升對於太陽能電池基礎物理的了解，尤其是光子在元件中折射/反射/繞射的現象，(IV)前瞻光學共振腔型態元件的提案，將提供未來高效率太陽能電池的設計藍圖
矽基高效率電池高效率表面電漿子太陽能電池運用光子捕捉：實作與理論研究
(2015)
林詩淳
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Lin Albert, ShihChun
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
矽基高效率電池高效率表面電漿子太陽能電池運用光子捕捉：實作與理論研究
(2016)
林詩淳
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Lin Albert, ShihChun
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
表面電漿子太陽能電池: 基礎理論設計最佳化與實作
(2013)
林詩淳
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Lin Albert, ShihChun
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所
高效率太陽能電池運用光子能帶結構調整、Mie共振器、和漫反射鏡
(2014)
林詩淳
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Lin Albert, ShihChun
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國立交通大學電子工程學系及電子研究所