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但是，TiO2顆粒的強散射作用可以使入射光深入到吸收層表面以下300nm的地方，遠遠大于（a）（c）電池的吸收，從而增強了吸收層對短波段光的吸收。對于長波段的光，1μm的硅吸收層不足以去部吸收，部分會透射出電池。TiO2顆粒相對于長波段來說，相當(dāng)于一層油折射率的薄膜，不影響光的傳播。金屬銀顆粒能將透射過電池的光反射會吸收層，從而增強對長波段光的吸收。

如圖（g）（h）所示的就是金屬銀顆粒對透射光的反射作用，形成了一種周期性的布洛赫衍射振蕩圖像。圖（e）（f）所示的是背面沒有金屬銀顆粒的電池，其圖像是典型的法布里帕羅振蕩。

從電場圖中可以看出：TiO2顆粒因為散射可以形成一種電介質(zhì)光柵降低光的反射；而金屬銀顆粒因為散射不僅可以形成一種金屬光柵，而且表面的等離子體的近場增強作用在銀顆粒邊緣仍然有效。

2、結(jié)果與討論

圖6所示的是TiO2、SiO2和Si3N4顆粒電池的短路電流密度隨顆粒半徑變化示意圖。從圖中可以看出，雖然電池正面電介質(zhì)顆粒不同，但是短路電流密度的變化趨勢類似。短路電流密度隨著顆粒半徑的增大而增大，而半徑增大到一定程度時，短路電流密度會隨著半徑的增大而減小。


圖7所示的是TiO2顆粒半徑不同時的反射曲線圖。其中，顆粒半徑取50nm，100nm，150nm和200nm，而正面沒有TiO2顆粒的電池作為參考電池。從圖中可以看出，帶有TiO2顆粒的電池在短波段都會有小幅反射，在長波段有較大的反射。


當(dāng)顆粒半徑增加時短波段的反射會進一步降低，長波段的反射反而會增加。所以顆粒半徑存在一個最優(yōu)值可以使電池的光吸收在太陽能光譜上積分取得最大值，即短路電流密度取得最大值。

圖8所示的不同金屬不同半徑下短路電流密度示意圖。從圖中可以看出，在很大范圍內(nèi)，短路電流會隨著金屬顆粒半徑的增大而增大，而金屬銀顆粒半徑在320nm時，短路電流會取得最大值。因為金屬顆粒半徑越大，其表面等離子體特性越不明顯，所以這是金屬顆粒的主要作用是對透射光的散射。


3、結(jié)論

陷光結(jié)構(gòu)對于薄膜硅太陽能電池的光吸收作用有很明顯的增強。光在介質(zhì)中主要是以輻射模式和導(dǎo)波模式傳播。輻射模式中光波壽命很短，在介質(zhì)中傳播的距離有限；而導(dǎo)波模式中光波壽命很長，可以在介質(zhì)中傳播很長的距離，可以使介質(zhì)充分吸收光。

光入射到平板波導(dǎo)時不會形成導(dǎo)波模式。入射光只有在被散射后才能使其傳播角度大于介質(zhì)與空氣的全反射角，才可能耦合成導(dǎo)波模式。陷光結(jié)構(gòu)就是在散射光的同時將入射光耦合成導(dǎo)波模式，增加光在吸收層的光學(xué)路徑，增強光的吸收。

導(dǎo)波模式可以和平面波耦合，形成導(dǎo)波共振，對應(yīng)電池光譜響應(yīng)曲線上的一個吸收峰。改變陷光結(jié)構(gòu)的周期和占空比可以增加導(dǎo)波模式的數(shù)量，增加電池光譜響應(yīng)曲線上的吸收峰。，增強寬光譜的光吸收。