基于納米結(jié)構(gòu)陣列表面的晶硅太陽(yáng)能電池研究

【摘要】：減少表面反射光損失是提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要方法之一。對(duì)于多晶硅電池,采用常規(guī)酸腐蝕表面織構(gòu)工藝后,表面反射率仍高達(dá)20%以上,如何進(jìn)一步其表面反射率顯得至關(guān)重要。采用激光刻蝕、離子刻蝕、金屬催化濕法腐蝕的方法可以在硅表面制備出納米結(jié)構(gòu)陣列,并具有優(yōu)越的減反特性,然而與電池工藝相結(jié)合后,電池電性能特性卻沒(méi)有得到太大的改善,甚至反而有所降低。如何使納米結(jié)構(gòu)陣列低反射率的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換成電池良好的電性能特性意義重大,鑒于此,本文做了以下方面工作： 1.采用等離子體浸沒(méi)注入(PⅢ)刻蝕的方法在多晶硅表面制備了不同高度的納米“山峰”陣列,研究其對(duì)電池性能的影響。發(fā)現(xiàn)所制備的納米“山峰”陣列表面在300-1100nm波段的反射率都比酸腐蝕的低得多,而且隨著納米結(jié)構(gòu)高度的增加,反射率進(jìn)一步下降,然而同時(shí)表面復(fù)合也會(huì)增加,使電池的短波響應(yīng)變差。當(dāng)納米“山峰”高度為300nm時(shí),反射率的降低和表面復(fù)合的增加達(dá)到平衡,電池效率最高,為15.99%。 2.對(duì)PⅢ刻蝕后的硅片進(jìn)行HF:HNO3=1:25的混酸處理,并研究了電池性能與酸腐蝕時(shí)間之間的關(guān)系。結(jié)果表明酸腐蝕不僅可以去處離子損傷,還具有優(yōu)化表面納米結(jié)構(gòu)的作用。同時(shí)隨著腐蝕時(shí)問(wèn)的增加,表面反射率也隨之增加,最終電池效率最高值發(fā)生在腐蝕時(shí)間為20s處,達(dá)到16.36%,短路電流為8.42A。 3.良好的表面鈍化對(duì)納米結(jié)構(gòu)陣列表面顯得尤為重要。本文嘗試把液相沉積二氧化硅引入太陽(yáng)能電池作為表面鈍化技術(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不添加硼酸作為消耗劑、氟硅酸濃度為2.0M時(shí)制備的薄膜具有更好的均勻性,當(dāng)退火溫度、退火時(shí)間分別為300℃和300s時(shí),薄膜具有較好的鈍化效果,其表面復(fù)合速度從6923cm/s降低至2830cm/s。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 晶體硅 納米結(jié)構(gòu)陣列 表面織構(gòu) 鈍化
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序9-12
• 第1章 引言12-22
• 1.1 發(fā)展太陽(yáng)能電池的意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀13
• 1.3 高效晶硅電池技術(shù)現(xiàn)狀13-19
• 1.4 本論文的研究意義及內(nèi)容19-22
• 第2章 硅納米結(jié)構(gòu)表面織構(gòu)方法概述22-36
• 1.1 單晶硅堿腐蝕表面織構(gòu)22-23
• 1.2 多晶硅酸腐蝕表面織構(gòu)23
• 1.3 納米結(jié)構(gòu)表面織構(gòu)方法23-29
• 1.3.1 激光刻蝕方法24
• 1.3.2 反應(yīng)離子刻蝕法24-26
• 1.3.3 濕法腐蝕方法26-29
• 1.4 納米結(jié)構(gòu)陣列表面反射率29-31
• 1.5 基于納米結(jié)構(gòu)陣列表面的電池性能31-33
• 1.6 存在的問(wèn)題33-36
• 第3章 表面納米結(jié)構(gòu)高度對(duì)電池性能的影響36-48
• 1.7 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)36-37
• 1.8 表征方法37
• 1.9 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析37-46
• 1.9.1 表觀(guān)照片37-38
• 1.9.2 微觀(guān)形貌38-40
• 1.9.3 表面反射率40-41
• 1.9.4 方塊電阻41-43
• 1.9.5 量子效率43
• 1.9.6 電池特性43-45
• 1.9.7 接觸電阻45-46
• 1.10 本章小結(jié)46-48
• 第4章 PⅢ后表面酸處理對(duì)電池性能的影響48-58
• 1.11 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及表征48-50
• 1.12 結(jié)果與討論50-57
• 1.12.1 腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)的影響50-52
• 1.12.2 腐蝕對(duì)反射率的影響52-53
• 1.12.3 腐蝕對(duì)方塊電阻的影響53-54
• 1.12.4 腐蝕對(duì)量子效率的影響54-55
• 1.12.5 腐蝕對(duì)電池特性的影響55-57
• 1.13 本章小結(jié)57-58
• 第5章 液相沉積二氧化硅薄膜對(duì)納米結(jié)構(gòu)表面鈍化的研究58-76
• 1.14 鈍化技術(shù)簡(jiǎn)介58-59
• 1.15 關(guān)于液相沉積二氧化硅59-61
• 1.16 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)61-64
• 1.17 硼酸濃度對(duì)二氧化硅薄膜沉積的影響64-66
• 1.18 氟硅酸濃度對(duì)二氧化硅薄膜沉積的影響66-68
• 1.19 薄膜成分表征68-69
• 1.20 退火對(duì)薄膜的影響69-71
• 1.21 鈍化性能表征71-74
• 1.22 本章小結(jié)74-76
• 第6章 結(jié)論76-80
• 1.23 本文主要工作及結(jié)論76-77
• 1.24 進(jìn)一步研究建議77-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 作者簡(jiǎn)歷86-90
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集90

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