图2。1 以Ag为基底，Ge为吸收性材料的平面超薄膜结构

2。3 光伏转换及复合损失

   本文引言曾经提到，研究平面超薄膜结构的目的是为了提高太阳能利用的效率。而光伏转换及复合损失均与太阳能的利用息息相关。光伏转换是指利用材料的能带间隙效应，即当其吸收一定能量的太阳能后会将其转换成电子（带负电）和空穴（带正电），然后对材料进行掺杂从而将电子与空穴分离，令其一个到上表面，另一个到下表面，这样便产生了电势差，从而使其能够起到发电的效果，即完成了从光能到电能的转换。复合损失是指当光伏转换开始后，太阳能转换为了电子和空穴，此时，电子和空穴，两者将分离，以扩散形式输运至上下表面。而当材料的实际厚度（分离处到表面的距离）大于电荷扩散距离时，电子和空穴就有可能重新结合从而浪费了能量，降低了效率，这便是复合损失[9]。

2。4 平面超薄膜结构提高对太阳能利用效率的原理

如2。3节所述，提高光伏转换效率主要取决于电子与空穴有多少分离，有多少在分离后又重新结合。所以，其一要使电子与空穴能被更好的分离（提高吸收率），其二减少分离后重新结合的概率（减少半导体膜的厚度）。

图2。2（a）为太阳光入射到超薄膜结构后在表层反射的光路示意图 ，（b）为光反射造成的相位变化示意图

平面超薄膜结构从2。2的定义中可以得知，其厚度比可见光的波长还要小一个数量级，所以其复合损失极小可忽略不计。而在提高吸收率方面，该结构利用的是降低反射系数的办法。对于平面膜而言，如果不在其表面增加涂层，其与空气间必定产生一个反射系数从而影响吸收率。而该结构通过增加基底和中间吸收性材料，使空气与涂层，涂层与基底间的反射相位差大于π，然后再通过计算并调整吸收性材料的厚度或选用不同材料以改变中间的传输相位差，最后让反射和传输产生的总相位差接近于2π，从而让反射矢量形成几乎封闭的回路以减少反射系数[10-12]。图2。2为太阳光照射在平面超薄膜结构后的光路及相位变化示意图。论文网

2。5 平面超薄膜结构的优势

   平面超薄膜结构相比于上述几种结构是有着自己独特的优势的。首先与非平面薄膜结构相比，加工平面膜较为简单，不易出错。但如果制作成非平面膜的话，而且膜面凸起是规律性的非平面膜的话，制作将变得繁琐且容易出现差错，一旦产生差错必定会影响了结构的实际使用效果，故而对加工方面的要求极高，并不是很适用于实际生活和生产中去。所以无论是在成本、制作工艺还是容错性上来说，平面超薄膜结构都优于非平面膜结构。其次与平面薄膜结构相比，平面超薄膜结构的优势便在于其的薄，由于太阳辐射能主要汇集在可见光区即400-760 nm左右，所以超薄膜的厚度一般为几十纳米，而薄膜结构则为1/4波长，超薄膜的厚度要远小于电荷的扩散距离，故而超薄膜结构在减少复合损失方面远优于薄膜。而两者在增强吸收率那一方面其原理一致，故而在那一方面两者从效果上而言实际差别不大。综合这两方面来言，平面超薄膜结构便要优于平面薄膜结构了。

2。6 窄波段的吸收及角度不敏感性

在城市中，高楼建筑十分常见，那么在建筑内居民耗电也将是十分严重的，如果要依靠外界发电，一则耗电严重，二则在运输的过程中也会造成能量的损失。但如果能将平面超薄膜结构运用到高楼建筑的表层装修上，使其能利用太阳能，无疑能大大减少外界供电，也减少了输运损失。当然建筑楼房不可能只考虑节能的问题，更重要的还是要考虑到其美观性，所以这就要求平面超薄膜结构能呈现不同的颜色，使其能像其他装修材料一般。众所周知，如果是可见光波段全吸收的话，那么从外面看膜的颜色是黑的，而如果是对窄波段进行吸收的话其便会显示该波段的颜色，而波段越窄，其颜色越纯[13]，这样就可以让膜既能有不同的颜色又能起到发电的效果。除此之外还要考虑的是其颜色是否会随视角的改变而发生比较大的变化，如果变化较大那么也是无法将其运用在建筑上的。我们从前人的研究成果中已经发现平面超薄膜结构是具有角度不敏感性的，但在本文中仍然对其进行了研究，并证实了其有着角度不敏感的特性[14]，即具有当太阳光的入射角改变时，其显示的颜色并不会因此而改变的能力。故此如果在建筑上使用平面超薄膜结构的话，也不会因此而影响美观。