多孔硅的制備及其在太陽能電池上的應(yīng)用

【摘要】：隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步,我們對能源的需求越來愈多。目前大量使用的常規(guī)能源不僅數(shù)量有限,而且對地球環(huán)境嚴(yán)重污染和破壞生態(tài)平衡。太陽能是無毒無害、用之不盡的綠色能源,所以發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)很有必要。影響太陽能電池效率的兩個(gè)重要因素,一是電池表面的光發(fā)射,使入射光能量受損,降低了入射光的利用率；另一個(gè)是制備電池的晶硅半導(dǎo)體材料,由于硅的禁帶寬度限制,使得電池只對入射光中的可見光區(qū)響應(yīng)率較高,導(dǎo)致很大一部分光子能量不能被吸收利用,也會(huì)影響電池效率。因此,降低電池表面的光發(fā)射或者使用光波轉(zhuǎn)換材料提高電池響應(yīng)譜與入射光譜之間的匹配,是提高電池效率的重要途徑。針對這些,本論文對多孔硅陷光效應(yīng)和下轉(zhuǎn)換發(fā)光效應(yīng)進(jìn)行一系列研究。實(shí)驗(yàn)中通過納米銀顆粒催化腐蝕制備多孔硅陷光結(jié)構(gòu)降低電池表面的光發(fā)射,利用電化學(xué)腐蝕法制備出發(fā)光多孔硅后,對顆粒表面化學(xué)修飾,配成溶劑旋涂于電池表面來增加電池對紫外光區(qū)光子的吸收利用,這些都能提高電池效率。取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果如下：(1)分析了電池片表面光發(fā)射隨反應(yīng)溫度及腐蝕時(shí)間的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度在30℃～40℃時(shí),制備出的多孔硅陷光效果最佳；而隨著腐蝕時(shí)間的延長,多孔硅結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)規(guī)律變化,相應(yīng)的電池片光發(fā)射出現(xiàn)先逐漸降低然后有所升高的現(xiàn)象,腐蝕時(shí)間在2-5min時(shí)電池片表面反射率在可見光范圍內(nèi)低于5%。(2)研究了電化學(xué)腐蝕法制備發(fā)光多孔硅的腐蝕工藝,利用光致熒光光譜探究了多孔硅的光致發(fā)光規(guī)律。當(dāng)電流密度較小時(shí),延長腐蝕時(shí)間,多孔硅發(fā)光會(huì)逐漸增強(qiáng),但不宜過長；且隨著電流密度的增大,多孔硅層的厚度增加,而多孔硅的發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)。PL光譜顯示多孔硅的發(fā)光峰位通常位于600 mn～700 nm,而電流密度變化影響較小。(3)研究了電解液的體積濃度配比和硅襯底對多孔硅發(fā)光性能的影響。發(fā)現(xiàn)電解液體積濃度比為：V(HF):V(C2H5OH)=1:1時(shí)腐蝕的多孔硅發(fā)光強(qiáng)度較好；而使用輕摻P型硅片制備的多孔硅發(fā)光強(qiáng)度更強(qiáng),時(shí)效性也更好。(4)利用光致熒光光譜探究了在電流密度較大時(shí)腐蝕的多孔硅PL發(fā)光規(guī)律。發(fā)現(xiàn)不同硅襯底制得的多孔硅發(fā)光峰位不同,對應(yīng)的發(fā)光機(jī)制也不同。(5)將一定濃度的表面修飾過的多孔硅顆粒溶劑旋涂到太陽電池表面,結(jié)果發(fā)現(xiàn),電池的反射率有所降低,外量子效率增加,光電轉(zhuǎn)換效率也提高。 【關(guān)鍵詞】：納米銀顆粒 多孔硅 減反射 光致發(fā)光 下轉(zhuǎn)換
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-14
• 第二章 文獻(xiàn)綜述14-30
• 2.1 多孔硅的概述14-15
• 2.2 多孔硅的形成機(jī)理15-17
• 2.2.1 Beale耗盡層和場強(qiáng)化模型16
• 2.2.2 載流子擴(kuò)散限制模型16
• 2.2.3 量子限制模型16-17
• 2.3 多孔硅的制備方法17-21
• 2.3.1 化學(xué)腐蝕法17
• 2.3.2 電化學(xué)腐蝕法17-19
• 2.3.2.1 單槽電化學(xué)腐蝕法18
• 2.3.2.2 雙槽電化學(xué)腐蝕法18-19
• 2.3.2.3 脈沖電化學(xué)腐蝕法19
• 2.3.3 光化學(xué)腐蝕法19-20
• 2.3.4 刻蝕法20
• 2.3.4.1 濺射刻蝕法20
• 2.3.4.2 氣體刻蝕法20
• 2.3.4.3 蒸汽刻蝕法20
• 2.3.5 水熱腐蝕法20-21
• 2.3.6 火花腐蝕法21
• 2.4 多孔硅的光致發(fā)光機(jī)理21-24
• 2.4.1 量子限制模型22
• 2.4.2 硅本征表面態(tài)模型22-23
• 2.4.3 量子限制-發(fā)光中心模型23
• 2.4.4 硅-氫鍵發(fā)光模型23-24
• 2.4.5 硅氧烯發(fā)光模型24
• 2.4.6 缺陷態(tài)發(fā)光模型24
• 2.4.7 氫化非晶硅模型24
• 2.5 多孔硅電化學(xué)形成機(jī)制24-25
• 2.6 多孔硅的后處理25-27
• 2.6.1 氧化處理26
• 2.6.2 金屬鈍化處理26
• 2.6.3 碳膜鈍化26
• 2.6.4 氮鈍化26
• 2.6.5 超臨界干燥法26-27
• 2.6.6 表面化學(xué)修飾27
• 2.7 本論文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容27-28
• 2.8 本章小結(jié)28-30
• 第三章 實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)過程30-40
• 3.1 實(shí)驗(yàn)概述30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)原理與方法30-34
• 3.2.1 金屬輔助化學(xué)腐蝕法制備減反射多孔硅30-32
• 3.2.2 電化學(xué)腐蝕法制備發(fā)光多孔硅32-33
• 3.2.3 發(fā)光多孔硅顆粒應(yīng)用于太陽能電池片33-34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備34-36
• 3.3.1 電化學(xué)多孔硅腐蝕機(jī)34-35
• 3.3.2 快速熱處理爐35-36
• 3.4 測試設(shè)備及其原理36-40
• 3.4.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡36
• 3.4.2 紫外可見吸收光譜儀36-37
• 3.4.3 光致熒光光譜儀37-38
• 3.4.4 太陽能電池I-V測試系統(tǒng)38-39
• 3.4.5 太陽能電池量子效率測試系統(tǒng)39-40
• 第四章 銀催化制備減反射多孔硅40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 減反射多孔硅的制備與討論40-45
• 4.2.1 前言40-41
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過程41
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論41-45
• 4.2.3.1 反應(yīng)溫度的影響41-43
• 4.2.3.2 反應(yīng)時(shí)間的影響43-45
• 4.3 本章小結(jié)45-46
• 第五章 電化學(xué)腐蝕制備發(fā)光多孔硅46-60
• 5.1 引言46
• 5.2 恒流法制備發(fā)光多孔硅46-53
• 5.2.1 前言46
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)過程46-48
• 5.2.2.1 硅片清洗47
• 5.2.2.2 Al背電極的形成47
• 5.2.2.3 多孔硅的制備47-48
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論48-53
• 5.2.3.1 腐蝕時(shí)間對發(fā)光性能的影響48-49
• 5.2.3.2 電流密度對發(fā)光性能的影響49-51
• 5.2.3.3 電解液對發(fā)光性能的影響51-52
• 5.2.3.4 硅襯底對發(fā)光性能的影響52-53
• 5.3 施加大電流密度制備發(fā)光多孔硅53-57
• 5.3.1 前言53
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)過程53
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論53-57
• 5.3.3.1 不同硅襯底對多孔硅發(fā)光性能影響53-55
• 5.3.3.2 施加大電流密度剝離多孔硅顆粒55-56
• 5.3.3.3 多孔硅的發(fā)光穩(wěn)定性和時(shí)效性研究56-57
• 5.4 本章小結(jié)57-60
• 第六章 多孔硅應(yīng)用于太陽能電池60-68
• 6.1 引言60-62
• 6.2 多孔硅顆粒的應(yīng)用與討論62-66
• 6.2.1 前言62
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)過程62-63
• 6.2.2.1 顆粒改性62-63
• 6.2.2.2 顆粒應(yīng)用63
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論63-66
• 6.2.3.1 反射率63-64
• 6.2.3.2 外量子效率64-65
• 6.2.3.3 I-V曲線65-66
• 6.3 本章小結(jié)66-68
• 第七章 全文結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-78
• 致謝78-80
• 個(gè)人簡歷80-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果82

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

應(yīng)用于MEMS的多孔硅的制備方法研究    韓建忠,倪國強(qiáng),崔夢,胡明,田斌

多孔硅的表面碳膜鈍化    李宏建,彭景翠,顏永紅,瞿述,向建南

多孔硅發(fā)光機(jī)制的分析    汪開源，唐潔影

超臨界干燥和普通干燥方法對多孔硅的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響    徐東升,郭國霖,桂琳琳,唐有祺,張伯蕊,秦國剛

陰極還原處理對多孔硅發(fā)光性能的影響    王水鳳;戴麗麗;元美玲;

電化學(xué)腐蝕多孔硅表面形貌的結(jié)構(gòu)特性    梁繼然;胡明;竇雁巍;

氫與氧及氮鈍化對多孔硅光致發(fā)光的影響    劉小兵,史向華

ZnS/PS復(fù)合體系的制備和性能表征    王彩鳳;李清山;胡波;伊厚會(huì);

鈍化多孔硅的光致發(fā)光    李宏建,彭景翠,許雪梅,瞿述,夏輝

多孔硅的干燥方法    虞獻(xiàn)文,朱榮錦,朱自強(qiáng),應(yīng)桃開,李愛珍

多孔硅新的表面處理技術(shù)    虞獻(xiàn)文,陳燕艷,應(yīng)桃開,程存歸,郁可,朱自強(qiáng)

硅基多孔β－SiC藍(lán)光發(fā)射的穩(wěn)定性    廖良生，鮑希茂，王水鳳，閔乃本

不同干燥預(yù)處理對楊木應(yīng)拉木孔隙結(jié)構(gòu)的影響    萇姍姍;胡進(jìn)波;趙廣杰;

硅基材料的發(fā)光特性及機(jī)理    李宏建;彭景翠;瞿述;許雪梅;黃生祥;夏輝;

硅材料及其電化學(xué)研究進(jìn)展    宋曉嵐;楊海平;史訓(xùn)達(dá);何希;邱冠周;

氚在硅中的無載體加載行為    胡睿;張華明;謝波;王關(guān)全;

鈍化多孔硅溫度行為的研究    李宏建;彭景翠;瞿述;許雪梅;陳小華;夏輝;羅小華;

納米TiO_2光催化劑的研究進(jìn)展及應(yīng)用    杜康;倉懷文;黃方方;

光催化氧化處理醫(yī)藥中間體廢水    高永;胡榮政;孔峰;謝建文;卓曉健;

利用空氣、冰與水物理特性差異對冰、水情自動(dòng)化監(jiān)測方法的研究    秦建敏;黃岳;秦明琪;

納米二氧化鈦在光自潔紡織品中的應(yīng)用研究    鄭光洪;趙習(xí);堀照夫;

光觸媒納米二氧化鈦應(yīng)用研究    鄭光洪;馮西寧;伏宏彬;張緒貴;

納米二氧化鈦在功能紡織品中的應(yīng)用研究    鄭光洪;馮西寧;伏宏彬;張緒貴;

真空鎂熱法還原全硅分子篩選合成多孔硅的研究    朱江

銀離子摻雜納米二氧化鈦粉體的制備、性能研究與應(yīng)用    丁新更

低損耗新型硅基厚膜材料及其在射頻/微波器件中的應(yīng)用    龍永福

TiO_2系光催化超親水性薄膜的研究    柳清菊

改性納米TiO_2光催化氧化還原性能的研究    吳樹新

機(jī)敏混凝土結(jié)構(gòu)的溫差變形自調(diào)節(jié)研究    朱四榮

基于空氣、冰與水的電導(dǎo)率檢測冰厚的理論與應(yīng)用研究    秦建敏

碳納米管在介質(zhì)溶液中電學(xué)性質(zhì)及相關(guān)問題研究    呂建偉

硅基太陽能電池陷光材料及陷光結(jié)構(gòu)的研究    王海燕

MEMS中多孔硅基本特性及絕熱性能研究    竇雁巍

雙槽電化學(xué)腐蝕制備多孔硅及其發(fā)光性能研究    明奇

金屬顆粒膜/多孔硅氣體傳感器的研究    楊亞娣

表面沉積銅薄膜多孔硅的制備及其發(fā)光特性研究    馬婷婷

多孔硅生物化學(xué)表面修飾研究    王慶元

多孔硅的制備、后處理和光學(xué)生物傳感器的研究    江濤

氣相有機(jī)污染物甲苯的光催化降解研究    王欣欣

多孔硅的電化學(xué)制備與光致發(fā)光    李陳發(fā)

基于多孔結(jié)構(gòu)提高LED出光效率的研究    陳志偉

基于光生物傳感器的納米多孔硅的制備與特性研究    張曉燕

AgBr（Cl）/ZnO復(fù)合納米光催化劑的制備及其光催化性能研究    徐嘯

氫與氧及氮鈍化對多孔硅光致發(fā)光的影響    劉小兵,史向華

后處理對多孔硅可見光發(fā)射的影響    劉小兵,史向華

多孔硅的干燥方法    虞獻(xiàn)文,朱榮錦,朱自強(qiáng),應(yīng)桃開,李愛珍

酸處理多孔硅高效發(fā)光性能    王水鳳,姜樂,元美玲,唐小迅

應(yīng)用于微電子機(jī)械系統(tǒng)中多孔硅的研究    崔夢;胡明;雷振坤;竇雁威;田斌;

首創(chuàng)多孔硅與界面的能帶偏移值測定新方法    

儲(chǔ)存初期多孔硅膜龜裂現(xiàn)象的顯微觀測與分析    李剛,萬歆,鐘以誠,朱永強(qiáng),戴道宣

多孔硅的形成機(jī)制及吸收特性    余明斌,王燕

烷基化多孔硅的制備與表征    黎學(xué)明,許林,劉娉娉,張玉奇,王楠

多孔硅的電化學(xué)形成及微結(jié)構(gòu)研究    張樂欣;李志全;李葵英;

金屬摻雜多孔硅薄膜的制備及熒光光譜研究    孫小菁;馬書懿;魏晉軍;徐小麗;

多孔硅基熱敏薄膜的制備與性能    李昌青;胡明;梁繼然;張偉;

多孔硅薄膜上銅微晶的形成    陳蘭莉;周甫方;翟保改;黃遠(yuǎn)明;

利用電化學(xué)方法制備有序多孔硅陣列    徐前剛;劉珂;

陽極氧化電流密度和時(shí)間對多孔硅形貌和電子發(fā)射特性的影響    張玉娟;張小寧;王文江;劉純亮;

退火對多孔硅材料發(fā)光性能的影響    李卓昕;王丹妮;秦秀波;王寶義;魏龍;薛德勝;

近似規(guī)整排列多孔硅的制備    汪婷;黎學(xué)明;李武林;

N型多孔硅光致紅、綠、藍(lán)發(fā)光的研究    賀月嬌;李懷祥;郭成花;薛成山;肖淑娟;李國錚;

鋰離子在多孔硅材料中的嵌脫行為研究    吳恩超;許海潔;卜源;邱瑋麗;馬曉華;楊清河;

化學(xué)浸蝕溫度對多孔硅粉形貌和比表面積影響    黎學(xué)明;紀(jì)新瑞;許林;

制備多孔硅微結(jié)構(gòu)的電化學(xué)表征    呂京美;程璇;謝水奮;徐仁;

多孔硅的制備及應(yīng)用    馬婷婷;馬文會(huì);陳秀華;吳興惠;戴永年;

制備工藝對多孔硅光伏特性的影響    陳順玉;李旦振;付賢智;

多孔硅的光伏特性    李旦振;陳順玉;付賢智;

鈍化多孔硅溫度行為的研究    李宏建;彭景翠;瞿述;許雪梅;陳小華;夏輝;羅小華;

多孔硅微結(jié)構(gòu)及發(fā)光機(jī)理的正電子譜學(xué)研究    李卓昕

多孔硅的光電性能研究    趙岳

多孔硅基光電子材料的制備和性能研究    彭愛華

真空鎂熱法還原全硅分子篩選合成多孔硅的研究    朱江

多孔硅力學(xué)性能的光力學(xué)方法與數(shù)值模擬研究    邸玉賢

多孔硅在堿性溶液中的腐蝕行為研究    賴川

多孔硅制備及其在重金屬離子檢測中的應(yīng)用研究    李紹元

納米多孔硅光子器件的研究    鐘福如

多孔硅表面增強(qiáng)親和捕獲蛋白及激光解析電離質(zhì)譜檢測    顏紅

多孔硅光子晶體的氣體傳感技術(shù)的研究    張樂欣

多孔硅的制備及穩(wěn)定化研究    賈金濤

多孔硅光電性能研究    卓敬清

多孔硅薄膜的制備工藝與微觀結(jié)構(gòu)分析    鐘霞

圖案化多孔硅制備、表征與爆炸特性研究    江梅

單層/多層多孔硅的電化學(xué)制備及其爆炸性能研究    胡欣

多孔硅復(fù)合結(jié)構(gòu)傳感性能的研究    薛亮

多孔硅電極的光電功能及其應(yīng)用研究    于磊

多孔硅微結(jié)構(gòu)與應(yīng)用研究    蔡南科

雙槽電化學(xué)腐蝕制備多孔硅及其發(fā)光性能研究    明奇

多孔硅生物化學(xué)表面修飾研究    王慶元