1.3　主要內容

表面微結構具有獨特的輻射特性，能對物體的光譜輻射特性和方向輻射特性進行調控，其廣泛地應用于多種能量轉換系統中。為提高太陽能電池表面對入射太陽光的吸收特性，本文把表面微結構應用到太陽能電池陷光結構中，著重研究周期性光柵結構作為太陽能電池吸收表面的輻射特性。主要包括以下內容：

（1）介紹本課題的研究背景和意義，以及周期表面微結構在能量轉換系統和太陽能電池中的應用現狀，最后給出了本文的主要研究內容。

（2）介紹Maxwell方程及其本構方程，以及求解Maxwell方程的兩種數值計算方法，并對這兩種數值計算方法進行驗證；此外還介紹了幾種常見的異常輻射現象：表面等離子體激元、伍德異常和空腔諧振效應，并給出了預測異常現象出現位置的公式。

（3）太陽能電池表面一維光柵吸收輻射特性的研究。首先，利用嚴格耦合波分析法研究不同結構參數對一維簡單光柵吸收率的影響；隨后，提出兩種一維復雜凹形光柵結構：一個光柵周期內包含三個凹槽深度不同的簡單光柵的一維復雜凹形光柵Ⅰ和一個光柵周期內包含兩個凹槽深度不同的簡單光柵的一維復雜凹槽光柵Ⅱ，并比較一維簡單光柵和一維復雜凹形光柵的輻射特性；最后，為得到吸收率較優的光柵結構，利用田口法對一維復雜凹形光柵的結構進行優化，并對優化結構的角度依賴特性進行研究。

（4）太陽能電池表面二維光柵吸收輻射特性的研究。首先，提出一種一個周期內包含兩個不同脊背高度的二維復雜凸形光柵Ⅲ，并對其吸收特性和角度依賴特性進行研究；隨后，利用時域有限差分法研究填充比、凹槽深度以及光柵周期對二維簡單凹形光柵吸收率的影響；最后，提出兩種二維復雜凹形光柵結構：一個光柵周期內包含兩個沿x軸方向排列且凹槽深度不同的二維簡單凹形光柵的二維復雜凹形光柵Ⅳ和一個光柵周期內包含四個二維簡單凹形光柵的二維復雜凹形光柵V，比較二維簡單凹形光柵和二維復雜凹形光柵的吸收特性，利用田口法對二維復雜凹形光柵的結構進行優化，并對優化結構的角度依賴特性進行研究。

（5）對本文的研究內容做全面總結，并對后續研究提出幾點建議。