砷化鎵納米線太陽能電池研究

【摘要】：隨著石油煤炭等的使用造成的全球氣候變暖以及大氣污染等問題日益嚴(yán)重,尤其是這些不可再生資源的有限性導(dǎo)致愈演愈烈的能源戰(zhàn)爭(zhēng),迫使人們將目光聚焦到新型能源技術(shù)的開發(fā)上。太陽能以其清潔性、安全性、資源的充足性以及潛在的經(jīng)濟(jì)性而受到廣泛關(guān)注,太陽能光伏器件的研究也成為學(xué)術(shù)領(lǐng)域的熱門話題。 太陽能電池的發(fā)展大致可分為三代：第一代是晶體太陽能電池,第二代是薄膜太陽能電池,第三代是新型高轉(zhuǎn)換率太陽能電池。第一代太陽能電池包括單晶硅和多晶硅,是太陽能電池技術(shù)中最為成熟的。晶體硅太陽能電池的最大問題是對(duì)于硅的純度要求很高,這使得生產(chǎn)過程中能耗和資金投入都比較大。而且由于硅的帶隙的限制,使得光譜的藍(lán)紫光高能部分的能量被浪費(fèi)。第二代太陽能電池包括碲化鎘、銅銦鎵硒等類型。該類材料可以通過鍍膜技術(shù)進(jìn)行規(guī)?；统杀镜纳a(chǎn),但是其轉(zhuǎn)化效率目前只能達(dá)到10%左右。另外,薄膜的穩(wěn)定性比硅材料差,并且這些材料的毒性也高。第三代太陽能電池包括多結(jié)型、中間能帶性、載流子倍增型、光子能量轉(zhuǎn)變型,其中只有多結(jié)型目前被應(yīng)用到了實(shí)際當(dāng)中。隨著納米技術(shù)的蓬勃發(fā)展,將納米技術(shù)運(yùn)用到太陽能電池的設(shè)計(jì)當(dāng)中成為一個(gè)新的趨勢(shì)。本文研究的砷化鎵納米線太陽能電池就屬于第三代太陽能電池的范疇。 我們與McMaster研究組在已有的在Ⅲ-Ⅴ族合成半導(dǎo)體納米線制造方面的工藝基礎(chǔ)上去發(fā)展最先進(jìn)的光伏電池,將制造一種基于砷化鎵納米線的太陽能電池,利用其徑向p-n結(jié)的較好的光吸收和光生載流子收集作用,使電池的轉(zhuǎn)化效率有一個(gè)明顯的提升。 本文介紹了兩種制作砷化鎵納米線的方法：VLS機(jī)制生長(zhǎng)納米線和干法刻蝕制作納米線。兩種方法各有自己的優(yōu)勢(shì),都可以用于砷化鎵納米線太陽能電池的制作。本文也對(duì)兩種不同的砷化鎵納米線太陽能電池的制作工藝進(jìn)行了介紹,并指出現(xiàn)有工藝的不足之處,提出可以改進(jìn)的方面,作為將來的研究的方向。 【關(guān)鍵詞】：納米線 太陽能電池 VLS機(jī)制 干法刻蝕
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 1. 緒論10-18
• 1.1 太陽能電池的發(fā)展背景和現(xiàn)狀10-11
• 1.2 太陽能電池的分類11-14
• 1.3 太陽能電池的發(fā)展歷程和性能比較14-16
• 1.4 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)和章節(jié)安排16-18
• 2. 相關(guān)理論18-28
• 2.1 太陽能電池的工作原理18-21
• 2.2 第三代新型太陽能電池的工作原理21-24
• 2.3 納米線太陽能電池介紹24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3. VLS機(jī)制生長(zhǎng)Ⅲ-Ⅴ族化合物納米線28-36
• 3.1 VLS機(jī)制基本原理28-30
• 3.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物納米線生長(zhǎng)工藝30
• 3.3 Ⅲ-Ⅴ族化合物納米線基本性質(zhì)測(cè)量30-34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 4. 干法刻蝕制作砷化鎵納米線36-47
• 4.1 干法刻蝕基本原理36-37
• 4.2 單層二氧化硅掩膜的制作方法37-41
• 4.3 砷化鎵納米線的刻蝕工藝41-42
• 4.4 兩種方法制作的納米線光學(xué)特性的比較42-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 5. 砷化鎵納米線太陽能電池的制作47-58
• 5.1 同質(zhì)結(jié)砷化鎵納米線太陽能電池的制作47-49
• 5.2 砷化鎵納米線聚合物混合太陽能電池的制作49-55
• 5.2.1 砷化鎵納米線聚合物混合太陽能電池的基本原理49-50
• 5.2.2 制作工藝50-53
• 5.2.3 測(cè)試結(jié)果53-55
• 5.3 本章小結(jié)55-58
• 6. 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 本文的核心內(nèi)容及創(chuàng)新58-59
• 6.2 本文展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-62
• 附錄62
• 作者簡(jiǎn)歷62
• 成果附錄62

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