3 平面超薄膜结构的计算

3。1 复折射系数

   对平面超薄膜的计算主要就是根据材料的种类和每一层的厚度在不同太阳光的波长下来计算其在不同状况下的反射率，每一层所吸收的能量和相位差的总和。在计算中有一个十分重要的数据便是复折射系数。所以本文在讲述计算的具体公式之前先介绍复折射系数。复折射系数是吸收性介质最主要的光学常数，其符号一般写作m，它是一个复数，一般用m=n+ik表示。其中式中实数部分n为吸收性介质的折射率，它决定于光波在吸收性介质中的传播速度。其虚数部分k决定于光波在吸收性介质中传播时的衰减（光能的吸收），叫做吸收系数。当材料改变或光的波长改变时复折射系数的实数部分n与虚数部分k都会随之改变从而使复折射系数改变。光的波长及中间吸收率能对平面超薄膜结构反射率造成影响也是基于该原理。

3。2 波长的选取文献综述

     本文所研究的平面超薄膜结构是要应用于太阳能的利用方面的。那么选取的波长应尽量接近于太阳能能量最为密集的波长上，这样在能量最为集中的波段下的吸收率才是关键。所以在此也对太阳光谱进行一定的分析。太阳光谱是指太阳辐射经色散分光后按波长大小排列的图案。太阳光谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等几个波谱范围，其属于G2V光谱型，有效温度为5770 K。太阳电磁辐射中99．9%的能量集中在红外区、可见光区和紫外区，其中太阳辐射主要集中在可见光部分（400～760 nm左右）[16]。在可见光部分，波长不同引起人眼的颜色感觉则不同，其中太阳光波长范围在770～622 nm时，人眼感觉为红色；在622～597 nm时，人眼感觉为橙色；在597～577 nm时，人眼感觉为黄色；在577～492 nm时，人眼感觉为绿色；在492～455 nm，人眼感觉为蓝靛色；在455～390 nm时，人眼感觉为紫色[17-18]。那么显而易见，如果选取太阳光能量更为集中的波段进行研究将能让平面超薄膜结构在增强吸收率、提高对太阳能利用效率方面有更好的发挥。而且在本文的2。6节也曾提到过，如果想让超薄膜结构呈现一定的颜色，则需要在该波长段进行吸收。所以无论是从太阳能的利用这一角度上来选择还是从美观方面选择，波长的选取都应在可见光波段附近。故而在经过考虑之后，在本文中确定用于计算的波长范围为300 nm～800 nm，这个范围几乎囊括了可见光的波长范围，也能使研究成果更具实际意义。

3。3 吸收性材料的选取

光的波长虽然会对材料的复折射系数造成影响，但不同材料其复折射系数的差异则会更大。而且在实际生活当中，当太阳光照射在平面超薄膜结构上时其实是全波长的，在3。2中之所以选取适合的波长实际上是为了忽略富含能量少的那一部分波段。所以如果想要改变吸收率，除了改变每一层的厚度外，就只能通过选取不同的材料的手段来实现。本文选取了Ge、Si、CIGS三种材料作为吸收性材料，将通过对比其在可见光波长范围内及吸收性材料层在一定厚度范围内满足高吸收率的区域来寻找出可以让吸收率更高的n，k的范围。这样也可以通过观察n，k的范围来确定不同状况下使用哪种材料更为合适。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

3。4 吸收率的求取

对于要进行计算的平面超薄膜结构，可以将其视为包含n层介质的结构，那么由于第1层为空气（视为真空）、第n层（基底）为具有有限大小光电导率的金属，这样便可以将这两层看做是满足半无限大假设。从第2层开始到第n-1层则为吸收性材料。接着设定对于第n层而言，和分别表示从第n-1层入射至界面和从界面出射的电磁波；和分别表示从第n层入射至界面和从界面出射的电磁波