Chương 5 Màng hai lớp chống phản xạ cho pin mặt trời
5.2 Đánh giá và so sánh
5.2.3 So sánh độ phản xạ tính toán các loại màng
Ta sẽ sử dụng với độ dày từng màng với các trường hợp lưu ý sau : Bảng 5: Qui ước kí hiệu bề dày màng so sánh Bề dày ẳ súng 600nm Bề dày tối ưu ARC
trường hợp một màng Chiết suất Độ lớn Kí hiệu Độ lớn Kí hiệu
Silicon
dioxide 102.8807 nm qw 80 nm. opt 1.4580
Silicon
nitride 75.4907 nm 110 nm 1.9870
Đồ thị Hình 5-9 mô tả hệ số phản xạ theo các bước sóng khác nhau với bề dày màng SiO và SiN như qui ước như Bảng 5.
Với mẫu tính toán 2layer_opt là mẫu tối ưu hóa chống phản xạ bề dày hai màng, 2layer_trans_opt là hoán đổi độ lớn bề dày hai màng đó. Chỉ số sau cùng ở phần ghi chú cho đồ thị là giá trị hệ số phản xạ
Hình 5-9: Trường hợp chiếu vuông góc. Hệ số phản xạ ứng với các bề dày khác nhau của hai màng khi đó xột tới sự hấp thụ của Silicon. Khụng cú sự khỏc biệt nhiều với cỏc bản ẳ súng
200 400 600 800 1000 1200
0 10 20 30 40 50 60 70 80
R e fl e ct io n (% )
Wavelenght (nm)
2layer_opt|SiN: 64.00,SiO:84.00|R=6,95%
SiOoptSiNqw |SiN:75.49,SiO:110.00|R=7,94%
SiOqwSiNopt |SiN:80.00,SiO: 102.88|R=7,95%
SiOqwSiNqw |SiN:75.49,SiO:102.88|R=8,0%
2layer_trans_opt |SiN:84.00,SiO:64.00|R=8,56%
SiOoptSiNopt |SiN:80.00.SiO:110.00|R=8,20%
He so phan xa tinh toan mang hai lop
(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.va.che.tao.mang.chong.phan.xa.bang.vat.lieu.si3nx.siox.dung.cho.pin.nang.luong.mat.troi(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.va.che.tao.mang.chong.phan.xa.bang.vat.lieu.si3nx.siox.dung.cho.pin.nang.luong.mat.troi(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.va.che.tao.mang.chong.phan.xa.bang.vat.lieu.si3nx.siox.dung.cho.pin.nang.luong.mat.troi(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.va.che.tao.mang.chong.phan.xa.bang.vat.lieu.si3nx.siox.dung.cho.pin.nang.luong.mat.troi
Mẫu SiOqwSiNqw tức xột trường hợp màng SiO bề dày ẳ súng 600nm phủ trờn màng SiN bề dày ẳ súng 600nm , và SiOqwSiNopt tức màng SiO bề dày ẳ súng 600nm trên màng SiN bề dày trường hợp một màng tối ưu. Ta nhận thấy vùng đáy các mẫu đều nhỏ hơn so với mẫu tối ưu bề dày ARC 2layer_opt. Khi khảo sát tương ứng bề dày trong thực nghiệm, ta chỉ có thể tạo những mẫu bề dày gần với bề dày mong muốn và có phổ phản xạ đồng dạng với mô phỏng và gần khớp (Hình 5-5, Hình 5-6).
Tuy nhiên sự phản xạ của các mẫu có bề dày gần nhau là không khác biệt theo như thực nghiệm (Hình 5-5, Hình 5-6) cũng như tính toán (Hình 5-9) cho thấy vị trí tương đối của dữ liệu trong đồ thị phản xạ của các mẫu tính toán với nhau, tương tự như mẫu thực nghiệm với nhau khi ta xét cùng giá trị bề dày các màng. Do đó, sự dịch chuyển của đáy phổ phản xạ của mô phỏng và thực nghiệm là cùng chiều, nên có thể sử dụng dữ liệu ở Hình 5-7 để định hướng tìm vị trí cực tiểu phản xạ thực từ khu vực bề dày cho cực tiểu phản xạ (Hình 5-2 mô phỏng) bằng cách trước tiên chọn chiều tiến cho vùng màu (đại diện cho bước sóng tại vị trí đáy phổ phản xạ), sau đó chọn chiều thay đổi cho d1(SiO) và d2(SiN) theo chiều tiến vùng màu đã chọn. Như mẫu M1 và M2 có bề dày tương ứng vùng có màu vàng (đáy tại vị trí quanh bước sóng 800nm ), tăng d1 và d2 thì đáy phổ tiến về phía bước sóng lớn (màu đỏ).
Việc giới hạn khoảng bước sóng khảo sát trong Code 9 ta sẽ có bề dày tối ưu khác nhau, do ta tối ưu chống phản xạ ứng với phổ AM 1.5 Global không có đồng đều về mật độ năng lượng của các bước sóng tới. Hệ số phản xạ tương ứng bề dày xác định hiễn nhiên là không đổi khi ta thay đổi khoảng bước sóng quan tâm.
Kết luận và hướng phát triển
Tối ưu hóa chống phản xạ tại bề mặt của tế bào quang điện một lớp tiếp xúc p-n được xem xét với phổ mật độ năng lượng phổ mặt trời nghiêng góc chiếu bề dày gấp 1,5 lần so với phương thẳng đứng (Global tilt AM 1.5) là sự cực tiểu hóa số photon có thể hấp thụ và chuyển hóa thành dòng quang điện phản xạ lại ứng với trường hợp chiếu vuông góc. Sử dụng hai vật liệu silicon nitride và silicon oxide được tạo từ máy PECVD để tạo màng điện môi chống phản xạ. Ta có thể nhận được nhiều chiết suất của màng ứng với các điều kiện phủ màng khác nhau. Việc tính toán tối ưu hóa được xác định cho mẫu vật liệu silicon nitride và silicon dioxide như đã nêu ở mục 5.1.
Phương pháp ma trận truyền được sử dụng để dự đoán khoảng bề dày cần đạt được trong thực nghiệm cho màng chống phản xạ đơn lớp cũng như đa lớp. Với trường hợp màng đơn lớp sử dụng màng silicon nitride bề dày tối ưu chống phản xạ với trường hợp chiếu vuông góc là 80 nm độ phản xạ là 9%, màng đơn lớp chống phản xạ là silicon dioxide là 110 nm với độ phản xạ là 15%. Với trường hợp sử dụng màng chống phản xạ hai lớp, theo như sự tương tác của sóng ánh sáng tại mặt phân cách nêu ở mục 3.2.4 thì silicon dioxide được phủ bên trên màng silicon nitride, bề dày tối ưu được chọn là d_SiO: 84 nm, d_SiN: 64 nm, tỉ lệ số photon phản xạ lại 6.95%. Qua khảo sát với các mẫu hai lớp bề dày khác (mục 5.2) thì nhận thấy phương pháp ma trận truyền này cho kết quả phù hợp với thực nghiệm màng hai lớp tại hình dạng phổ hệ số phản xạ, sự tương đối giữa phổ hệ số phản xạ tính toán và phổ thực nghiệm là tương đồng, đặc biệt quan tâm là đáy của phổ phản ánh sự cực tiểu phản xạ tác dụng ở khoảng bước sóng nào thì tính toán và thực nghiệm gần nhau (trong đo đạc bề dày có sai số).
Phương pháp ma trận truyền này ta có thể vận dụng cho các chiết suất màng silicon nitride và silicon dioxide tạo từ máy PECVD ứng với các chiết suất khác nhau với các góc khác nhau với số lần ánh sáng đập vào lớp tiếp giáp nhiều hơn 1 (trong trường hợp pin năng lượng mặt trời đơn tinh thể có xử lý tạo nhám bề mặt bằng các kim tự tháp phân bố ngẫu nhiên) và có thể sử dụng cho màng nhiều lớp hơn như màng có chiết suất tăng theo độ sâu có thể phủ được từ máy PECVD.
(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.va.che.tao.mang.chong.phan.xa.bang.vat.lieu.si3nx.siox.dung.cho.pin.nang.luong.mat.troi(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.va.che.tao.mang.chong.phan.xa.bang.vat.lieu.si3nx.siox.dung.cho.pin.nang.luong.mat.troi(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.va.che.tao.mang.chong.phan.xa.bang.vat.lieu.si3nx.siox.dung.cho.pin.nang.luong.mat.troi(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.va.che.tao.mang.chong.phan.xa.bang.vat.lieu.si3nx.siox.dung.cho.pin.nang.luong.mat.troi