資料介紹
當吸收 系數 較 小 時 ,光 在 活 性 層 中 的單 次 傳輸 遠不 能充 分 利 用 可 吸 收 光譜 ,可 采用 陷 光 結 構對 光進 行 多次 散 射 或 反 射 ,能 極 大 地延 長 光 在 活性 層 內部 的光 程 ,光 程 的 增 加 意 味 著 光 吸 收 概 率的提 升 .特別 是 晶體 Si電池 ,其 活 性 層 吸 收 系數小 而厚 度較 大(180~300t~m),可 以利 用 光 線光 學理論 分 析光 在其 中 的傳 播 過 程 .盡 管 光 線 光 學 理論 無法 定量 分 析 光 場 分 布 ,但 也 能 得 到 一 些 極 具實用價值 的指導性結果,并能直觀形象地反映部分 結構 的 陷光機 理.
朗伯 表 面 被 認 為 是 最 理 想 的 隨 機 散 射 表 面 ,其 散射 光與 入 射 光 角 度 無 關 ,均 勻 分 布 在 散 射 半空 間.Yablonovitch利 用統 計光 線光 學 (Statistical rayoptics)分析 了 弱 吸 收 薄 膜 中朗 伯 表 面 的散 射情 況 ,得 出 了光程 增強 的 4 極 限啪 ,即散 射 光 的最 大 光程 為薄膜 厚度 的 4 倍 ,其 中 為 薄膜折 射率 .以 Si為 例 , ≈ 3.5,則 其 最 大 光 程 增 強 因 子約為 5O倍.這 一 結果 表 明 ,朗伯 陷光 結 構可 以極大地 增強 光吸 收.
4 極 限可 用 朗伯平 均光 線 法 導 出.如 圖 1所示 ,薄 膜 的下 表 面 為 朗 伯 散 射 表 面 ,上 表 面 是 與空氣 的分 界 平 面 .設 光 垂 直 入 射 ,進 入 薄 膜 后 經過光程 叫到達朗伯下表面,經 朗伯散射后再到達上表 面 .對 于 隨機 散 射 的 朗伯 光 線 ,其 到 達 上 表面 的平 均光程 為 薄膜 厚 度 的兩 倍 ,即 2w.散 射 至上表 面 的光線 中有 一部 分 位 于逃 逸 錐 內而 向外 泄露 ,位 于 逃逸 錐 外 的 光 線產 生 全 反 射 ,逃 逸 錐 的頂 角 由全反 射 臨界 角 決 定 ,光泄 露 比例 為 T一 1/n.朗伯光 線 的 平 均 光 程 2w 和 泄 露 比 T 可 由朗伯散 射 函數 求 出.用 朗 伯 平 均 光 線 代 表 朗伯 散射光 線 的集體 傳 播 方 向 ,其 在 薄 膜 上 下 表 面 之 間經過 多 次 反 射 ,最 終 進 入 逃 逸 錐 后 產 生 泄 露 ,泄露 出去前 最后 一 次 穿 越 薄 膜 的光 程 約 等 于 叫
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