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但是，TiO2顆粒的強(qiáng)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于（a）（c）電池的吸收，從而增強(qiáng)了吸收層對(duì)短波段光的吸收。對(duì)于長(zhǎng)波段的光，1μm的硅吸收層不足以去部吸收，部分會(huì)透射出電池。TiO2顆粒相對(duì)于長(zhǎng)波段來(lái)說(shuō)，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(guò)電池的光反射會(huì)吸收層，從而增強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)波段光的吸收。

如圖（g）（h）所示的就是金屬銀顆粒對(duì)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(méi)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(chǎng)圖中可以看出：TiO2顆粒因?yàn)樯⑸淇梢孕纬梢环N電介質(zhì)光柵降低光的反射；而金屬銀顆粒因?yàn)樯⑸洳粌H可以形成一種金屬光柵，而且表面的等離子體的近場(chǎng)增強(qiáng)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(shì)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(shí)，短路電流密度會(huì)隨著半徑的增大而減小。


圖7所示的是TiO2顆粒半徑不同時(shí)的反射曲線圖。其中，顆粒半徑取50nm，100nm，150nm和200nm，而正面沒(méi)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(huì)有小幅反射，在長(zhǎng)波段有較大的反射。


當(dāng)顆粒半徑增加時(shí)短波段的反射會(huì)進(jìn)一步降低，長(zhǎng)波段的反射反而會(huì)增加。所以顆粒半徑存在一個(gè)最優(yōu)值可以使電池的光吸收在太陽(yáng)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(huì)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(shí)，短路電流會(huì)取得最大值。因?yàn)榻饘兕w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(duì)透射光的散射。


3、結(jié)論

陷光結(jié)構(gòu)對(duì)于薄膜硅太陽(yáng)能電池的光吸收作用有很明顯的增強(qiáng)。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(zhǎng)，可以在介質(zhì)中傳播很長(zhǎng)的距離，可以使介質(zhì)充分吸收光。

光入射到平板波導(dǎo)時(shí)不會(huì)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(shí)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(qiáng)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(duì)應(yīng)電池光譜響應(yīng)曲線上的一個(gè)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(qiáng)寬光譜的光吸收。