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光线光学与太阳能电池光学管理的基本概念
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光线光学 （RayOptics）
当吸收 系数 较 小 时 ，光 在 活 性 层 中 的单 次 传输 远不 能充 分 利 用 可 吸 收 光谱 ，可 采用 陷 光 结 构对 光进 行 多次 散 射 或 反 射 ，能 极 大 地延 长 光 在 活性 层 内部 的光 程 ，光 程 的 增 加 意 味 着 光 吸 收 概 率的提 升 ．特别 是 晶体 Si电池 ，其 活 性 层 吸 收 系数小 而厚 度较 大（180～300t~m），可 以利 用 光 线光 学理论 分 析光 在其 中 的传 播 过 程 ．尽 管 光 线 光 学 理论 无法 定量 分 析 光 场 分 布 ，但 也 能 得 到 一 些 极 具实用价值 的指导性结果，并能直观形象地反映部分 结构 的 陷光机 理．
朗伯 表面 （LambertianSurface）
朗伯 表 面 被 认 为 是 最 理 想 的 随 机 散 射 表 面 ，其 散射 光与 入 射 光 角 度 无 关 ，均 匀 分 布 在 散 射 半空 间．Yablonovitch利 用统 计光 线光 学 （Statistical rayoptics）分析 了 弱 吸 收 薄 膜 中朗 伯 表 面 的散 射情 况 ，得 出 了光程 增强 的 4 极 限啪 ，即散 射 光 的最 大 光程 为薄膜 厚度 的 4 倍 ，其 中 为 薄膜折 射率 ．以 Si为 例 ， ≈ 3．5，则 其 最 大 光 程 增 强 因 子约为 5O倍．这 一 结果 表 明 ，朗伯 陷光 结 构可 以极大地 增强 光吸 收．
4 极 限可 用 朗伯平 均光 线 法 导 出．如 图 1所示 ，薄 膜 的下 表 面 为 朗 伯 散 射 表 面 ，上 表 面 是 与空气 的分 界 平 面 ．设 光 垂 直 入 射 ，进 入 薄 膜 后 经过光程 叫到达朗伯下表面，经 朗伯散射后再到达上表 面 ．对 于 随机 散 射 的 朗伯 光 线 ，其 到 达 上 表面 的平 均光程 为 薄膜 厚 度 的两 倍 ，即 2w．散 射 至上表 面 的光线 中有 一部 分 位 于逃 逸 锥 内而 向外 泄露 ，位 于 逃逸 锥 外 的 光 线产 生 全 反 射 ，逃 逸 锥 的顶 角 由全反 射 临界 角 决 定 ，光泄 露 比例 为 T一 1／n．朗伯光 线 的 平 均 光 程 2w 和 泄 露 比 T 可 由朗伯散 射 函数 求 出．用 朗 伯 平 均 光 线 代 表 朗伯 散射光 线 的集体 传 播 方 向 ，其 在 薄 膜 上 下 表 面 之 间经过 多 次 反 射 ，最 终 进 入 逃 逸 锥 后 产 生 泄 露 ，泄露 出去前 最后 一 次 穿 越 薄 膜 的光 程 约 等 于 叫
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