1.3　主要内容

表面微结构具有独特的辐射特性，能对物体的光谱辐射特性和方向辐射特性进行调控，其广泛地应用于多种能量转换系统中。为提高太阳能电池表面对入射太阳光的吸收特性，本文把表面微结构应用到太阳能电池陷光结构中，着重研究周期性光栅结构作为太阳能电池吸收表面的辐射特性。主要包括以下内容：

（1）介绍本课题的研究背景和意义，以及周期表面微结构在能量转换系统和太阳能电池中的应用现状，最后给出了本文的主要研究内容。

（2）介绍Maxwell方程及其本构方程，以及求解Maxwell方程的两种数值计算方法，并对这两种数值计算方法进行验证；此外还介绍了几种常见的异常辐射现象：表面等离子体激元、伍德异常和空腔谐振效应，并给出了预测异常现象出现位置的公式。

（3）太阳能电池表面一维光栅吸收辐射特性的研究。首先，利用严格耦合波分析法研究不同结构参数对一维简单光栅吸收率的影响；随后，提出两种一维复杂凹形光栅结构：一个光栅周期内包含三个凹槽深度不同的简单光栅的一维复杂凹形光栅Ⅰ和一个光栅周期内包含两个凹槽深度不同的简单光栅的一维复杂凹槽光栅Ⅱ，并比较一维简单光栅和一维复杂凹形光栅的辐射特性；最后，为得到吸收率较优的光栅结构，利用田口法对一维复杂凹形光栅的结构进行优化，并对优化结构的角度依赖特性进行研究。

（4）太阳能电池表面二维光栅吸收辐射特性的研究。首先，提出一种一个周期内包含两个不同脊背高度的二维复杂凸形光栅Ⅲ，并对其吸收特性和角度依赖特性进行研究；随后，利用时域有限差分法研究填充比、凹槽深度以及光栅周期对二维简单凹形光栅吸收率的影响；最后，提出两种二维复杂凹形光栅结构：一个光栅周期内包含两个沿x轴方向排列且凹槽深度不同的二维简单凹形光栅的二维复杂凹形光栅Ⅳ和一个光栅周期内包含四个二维简单凹形光栅的二维复杂凹形光栅V，比较二维简单凹形光栅和二维复杂凹形光栅的吸收特性，利用田口法对二维复杂凹形光栅的结构进行优化，并对优化结构的角度依赖特性进行研究。

（5）对本文的研究内容做全面总结，并对后续研究提出几点建议。