基于表面等离子体的薄膜光伏电池和圆形腔解复用器

【摘要】：表面等离子体这种在电介质与金属界面上产生的电磁波与金属表面的自由电荷相互作用并一起传播的束缚态电子密度波以其在纳米尺度的金属结构中的神奇特性,在众多研究方向显示出了其巨大的潜在价值,现在,在光伏技术领域对其的研究也引起了人们的注意,通过设计纳米尺度的金属结构可以增强光伏器件对光的吸收,从而可以降低光伏材料的吸收层的厚度,为设计太阳能电池带来了新的选择。而在其突破衍射极限的特性也可以被利用作为设计高效的光波导、滤波器的性能优于传统器件的新型器件,在未来的全光通信中发挥价值。 本文在第一部分首先讨论了表面等离子体的发展历程和应用领域,同时大致介绍了一下国际和国内的光伏产业的状况,指出了在光伏薄膜电池发展中所遇到的一大难题,指出表面等离子体在解决该问题的潜能,并且结合其独特的特性重点介绍了其在光伏中的应用前景,以说明表面等离子体对薄膜电池的价值所在。然后在第二部分中对表面等离子体的基本理论以及主要的三种激发方法给出了比较详细介绍和说明。接着在第三部分中,引入了薄膜光伏电池的具体问题,并简要介绍了几类典型薄膜电池,并且针对光伏电池的电学特性做了适当的说明。在第四部分中,对薄膜的透射增强效应做了具体的模拟仿真计算,’显示了在金属薄膜孔阵列结构中光场的局域化振荡现象,并对结果做了相应的分析,以及结构参数与透射光之间的相互关系的讨论。最后在第五部分中,针对第四部分研究过程中所留意到的孔腔与共振峰红移的微妙现象做了具体的研究,并通过适当的结构设计模拟仿真出具有较高分辨率的表面等离子体解复用器。 【关键词】：表面等离子体 光伏 金属纳米结构 解复用器
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O539
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 表面等离子体的历史及其特殊性质9-12
• 1.2 表面等离子体的发展和应用12-15
• 1.3 太阳能光伏产业的发展状况15-21
• 1.3.1 国际上太阳能光伏产业的发展状况16-17
• 1.3.2 我国国内太阳能光伏产业的发展状况17-18
• 1.3.3 薄膜光伏电池的发展18-21
• 1.4 表面等离子体与薄膜光伏电池的结合应用21-24
• 第二章 表面等离子体的基本原理24-37
• 2.1 相关电磁理论基础24-27
• 2.2 电介质与金属之间界面的表面等离子体27-32
• 2.3 局域表面等离子体32
• 2.4 表面等离子体的产生32-37
• 2.4.1 棱镜耦合法32-34
• 2.4.2 光栅耦合法34-35
• 2.4.3 其他的耦合方法35-37
• 第三章 薄膜光伏电池的基本原理37-42
• 3.1 几种典型薄膜光伏电池的简要介绍37-40
• 3.2 光伏电池的电路模型与其特性分析40-42
• 第四章 表面等离子体增强光伏薄膜结构的仿真42-50
• 4.1 仿真计算方法简介42-46
• 4.1.1 FDTD与FEM方法简介42-45
• 4.1.2 本文具体的分析方法45-46
• 4.2 具体仿真过程46-49
• 4.3 小结49-50
• 第五章 基于圆形腔结构的表面等离子体解复用器50-58
• 5.1 单圆形腔结构50-52
• 5.2 圆形腔-连接器-圆形腔结构52-55
• 5.3 双圆形腔结构55-57
• 5.4 小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读学位期间发表的学术论文目录65

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