4.3　本章小结

本章首先提出了一种一个周期内包含两个脊背高度不同的二维简单凸形光栅的二维复杂凸形光栅Ⅲ，并对其吸收特性和角度依赖特性做了研究。通过比较二维复杂凸形光栅、二维简单凸形光栅以及一维复杂凸形光栅的吸收特性，发现二维复杂凸形光栅在TM和TE波入射下均具有较好的吸收特性，并且其角度依赖特性满足太阳能电池的应用需求；但是二维凸形光栅加工较为复杂。

随后，本章节研究了结构参数对二维简单凹形光栅辐射特性的影响，发现当填充比在0.8～0.9范围内、光栅周期在80～120nm范围内、凹槽深度在60～110nm范围内时，二维简单凹形光栅能够得到相对较高的吸收率，但是平均吸收率的值均低于0.9。

为解决二维简单凹形光栅存在的平均吸收率不高的问题，本章节提出了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，并利用田口法对二维复杂凹形光栅Ⅳ和光栅Ⅴ的结构进行优化。二维复杂凹形光栅Ⅳ的优化结构在TM波垂直入射时的效率高达0.9438，在TE波垂直入射时的效率高达0.9057；并且二维复杂凹形光栅Ⅴ的优化结构在TM波和TE波垂直入射下的效率均高达0.9388。为强调上述二维复杂凹形光栅在吸收特性上的优势，本章比较了一维复杂凹形光栅、二维简单凹形光栅和二维复杂凹形光栅的光谱吸收特性和平均吸收率，结果表明二维复杂凹形光栅能够在TM波和TE波入射下均得到较好的吸收特性，并且二维复杂凹形光栅V的优势更加明显。最后，对田口法优化得到的二维复杂凹形光栅Ⅳ和二维复杂凹形光栅Ⅴ的角度依赖特性做了研究，发现上述两种优化结构在TM波入射且入射角小于60°时和TE波入射且入射角小于30°时，吸收率变化不大。因此，二维复杂凹形光栅Ⅳ和二维复杂凹形光栅Ⅴ的角度依赖特性满足太阳能电池的应用需求。