黑硅太陽能電池制備與表面鈍化的研究

【摘要】：對于太陽能電池,日常生活中已不再陌生,而太陽能電池中,硅基太陽能電池更是被廣泛關(guān)注。目前,提高硅基太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率成為其發(fā)展的首要目標(biāo)。本文中,我們使用了黑硅制備以及表面鈍化的方法來提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。黑硅的制備是一種不使用減反膜就可以降低入射光反射率的方法,其具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。同時,我們使用表面鈍化的方法降低材料表面復(fù)合率,從而提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。 黑硅制備對于硅基太陽能電池很有意義,我們通過銀納米粒子輔助刻蝕制備了黑硅,并在此基礎(chǔ)上制備了黑硅太陽能電池,黑硅的制備降低了入射光的反射率使得太陽能電池對入射光的吸收率有很大的提高,在波長為350nm到1100nm的范圍內(nèi),黑硅納米結(jié)構(gòu)硅片的反射率明顯低于金字塔制絨硅片。同時,為了調(diào)控黑硅納米線的結(jié)構(gòu),我們采用的KOH溶液再刻蝕法,即對已刻蝕成納米結(jié)構(gòu)的硅片,用KOH溶液進(jìn)行再刻蝕,使得納米線長度更短,直徑更小。實(shí)驗(yàn)可知,經(jīng)過KOH溶液再刻蝕的硅片制成的黑硅太陽能電池與普通的黑硅太陽能電池相比,反射率變高,但由于表面積的減小使得表面復(fù)合速率降低,最終測得的轉(zhuǎn)化效率要高于普通的黑硅太陽能電池。經(jīng)過KOH溶液處理的黑硅片制成的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率為16.8%而普通黑硅太陽能電池的效率為16.5%。 黑硅的制備使得入射光的反射率降低從而提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率,但同時由于表面積的增大使得表面復(fù)合率增高,所以我們采用了表面鈍化的方法來降低表面復(fù)合率。在對于太陽能電池表面鈍化的研究中,我們使用了不同材料對其進(jìn)行表面鈍化,進(jìn)而分析不同鈍化膜對于黑硅太陽能電池的影響。由實(shí)驗(yàn)可知,沒有經(jīng)過鈍化處理的黑硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率是12.9%。經(jīng)過SiO2和SiNx:H的鈍化處理,黑硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率分別提高到16.0%和16.4%。相較于長有單層鈍化膜的黑硅太陽能電池,經(jīng)過SiO2/SiNx:H疊層鈍化處理的黑硅太陽能電池效率最高達(dá)到了16.8%。對于內(nèi)量子效率的研究表明,SiO2/SiNx:H疊層鈍化可降低表面摻雜濃度從而抑制俄歇復(fù)合,并且SiNx:H層抑制了黑硅太陽能電池的復(fù)合中心復(fù)合。 【關(guān)鍵詞】：黑硅 太陽能電池 俄歇復(fù)合 鈍化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-10
• 1 太陽能電池表面鈍化10-19
• 1.1 表面鈍化工藝10-12
• 1.1.1 表面鈍化工藝的發(fā)展10
• 1.1.2 硅片表面鈍化的結(jié)構(gòu)和特性10-12
• 1.2 表面鈍化工藝在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用12-16
• 1.2.1 太陽能電池表面鈍化12-14
• 1.2.2 太陽能電池表面鈍化膜的簡介14-16
• 1.3 黑硅太陽能電池表面鈍化16-19
• 1.3.1 黑硅太陽能電池16-17
• 1.3.2 黑硅太陽能電池的鈍化17-19
• 2 實(shí)驗(yàn)表征設(shè)備19-26
• 2.1 掃描電子顯微鏡19-21
• 2.2 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)衰減21-22
• 2.3 量子效率測量系統(tǒng)22-23
• 2.4 反射率測量系統(tǒng)23-25
• 2.5 電化學(xué)電容電壓(ECV)25-26
• 3 黑硅太陽能電池表面調(diào)控26-38
• 3.1 納米結(jié)構(gòu)的制備26-29
• 3.1.1 納米結(jié)構(gòu)制備方法26
• 3.1.2 納米結(jié)構(gòu)制備原理26-27
• 3.1.3 納米結(jié)構(gòu)的形貌及其光學(xué)特性27-29
• 3.2 黑硅太陽能電池制備29-30
• 3.3 黑硅太陽能電池的表面調(diào)控30-37
• 3.3.1 黑硅納米線的調(diào)控31-32
• 3.3.2 黑硅太陽能電池的表面復(fù)合32-35
• 3.3.3 黑硅太陽能電池的內(nèi)量子效率35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 黑硅太陽能電池制備與表面鈍化38-47
• 4.1 黑硅太陽能電池鈍化膜的制備38-43
• 4.1.1 SiO_2鈍化膜的制備38-40
• 4.1.2 SiN_x:H鈍化膜的制備40-41
• 4.1.3 SiO_2/SiN_x:H疊層鈍化膜的制備41-43
• 4.2 不同鈍化膜對黑硅太陽能電池的作用43-45
• 4.3 本章小結(jié)45-47
• 結(jié)論47-48
• 參考文獻(xiàn)48-52
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況52-53
• 致謝53-54

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