第三章中介紹了我們的設計結構，兩層均質抗反射層加上一維三角光柵的設計，可 達到寬頻譜及廣角的抗反射效果。本章節則針對設計結構探討光柵結構、光柵形狀及光 柵下方的均質層對平均穿透率及穿透頻譜的影響。
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4----1 1 1 1 光柵結構對穿透率頻譜的影響光柵結構對穿透率頻譜的影響光柵結構對穿透率頻譜的影響光柵結構對穿透率頻譜的影響
於砷化鎵太陽能電池上，外加兩層均質抗反射層之穿透率頻譜，如 Fig4-1(a)所示，
在垂直入射時，均質抗反射層設計可提供寬頻且高穿透率的效果。但是在大角度入射 時，如八十度入射，穿透率則降到 55%左右，故兩層的薄膜設計無法提供廣角的抗反射 效果。接下來，觀察於兩均質層抗反射層上外加一維最佳化三角光柵的穿透率頻譜，如 Fig4-1(b)所示，小角度入射時，其穿透率頻譜與不加三角光柵的穿透率頻譜之間無太 大的差異，且穿透率頻譜都還是維持在 95%左右的位置。然而，在大角度入射時，其穿 透率頻譜較不加上三角光柵的設計提升 30%左右。因此藉由加上最佳化三角光柵的設 計，可以大幅提高均質抗反射層於大角度入射下的穿透率頻譜。接著，我們將探討其原 因為何。
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觀察兩均質抗反射層上外加最佳化一維三角形光柵於各角度入射時的穿透率頻 譜，並且觀察零、四十、六十及八十度入射時，各階繞射級數的穿透率頻譜，如 Fig4-2(a)(b)(c)(d)所示。垂直入射時，正負一階的繞射於波長 0.5~0.7um 的波段，各 提供了 10%左右的穿透率。隨著入射角度的上升，在四十度入射時，負一階繞射在整個 頻譜內提供了 10%的穿透率。當入射角度上升至 60 度及 80 度時，負二階繞射會出現並 於波長為 0.5~0.7um 之間提供 20%左右的穿透率。我們也可以發現零階穿透繞射隨入射 角度上升而減弱，而隨著入射角度上升逐漸出現的高階穿透繞射，彌補零階穿透繞射減 弱的部份，維持大角度入射下的穿透率頻譜。所以根據此現象，薄膜上的光柵提供了繞 射現象，在大角度入射時，能夠藉由高階穿透繞射來彌補零階穿透繞射的減弱，以維持 大角度入射下的穿透率值。
Fig4-1 (a)兩均質抗反射層的穿透率頻譜，(b)兩均質層加三角形光柵 的穿透率頻譜。
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Transmission
λ(um)
Incident angle=0 Incident angle=40 Incident angle=60 Incident angle=80
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Transmission
λ(um)
Incident angle=0 Incident angle=40 Incident angle=60 Incident angle=80
(a) (b)
38 (a)Incident angle=0
(b)Incident angle=40
(c)Incident angle=60
(d)Incident angle=80
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
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Fig4-2(a)(b)(c)(d)中的穿透率頻譜，除了高階穿透繞射之外，主要還是由零階 穿透繞射提供了大部分的穿透率，所以接下來，我們換個觀點來看三角光柵結構，視三 角光柵為一等效折射係數漸進的材料，三角光柵區切割為 20 層折射係數漸變的薄膜，
故其抗反射層結構的折射係數變化可表示成 Fig4-3 所示，將整個結構視為一多層膜的 系統，利用轉換矩陣法，計算此結構下於入射角度為零、四十、六十及八十度下的穿透 率頻譜，其計算結果如 Fig4-4(a)(b)(c)(d)所示。黑線為實際利用嚴格耦合波理論計算 出來的穿透率頻譜，紅線則為將三角光柵結構視為等效折射係數漸變的模擬結果。
Fig4-3 抗反射結構的折射係數圖。
GaAs SiO2
TiO2