太陽能電池窗口層納米硅薄膜的制備及其光電性能的研究

【摘要】：太陽電池是一種新型的光電器件，人類可以通過它利用清潔的太陽能。對(duì)太陽電池材料的研究一直是許多光伏人研究的熱門課題。其中對(duì)太陽能電池窗口層材料的研究也許多科研人員關(guān)注的課題之一。當(dāng)前的太陽電池中常見的窗口材料有a-Si:H薄膜材料、a-SiC:H薄膜材料、a-SiO:H薄膜材料、μc-Si:H薄膜材料、μc-SiC:H薄膜材料等。它們目前都被嘗試用于某種硅薄膜太陽電池，但在某些方面，比如光學(xué)帶隙、透過率、電導(dǎo)率等性能方面都有或多或少的不足。 納米材料作為最近二、三十年興起的一種新型兩相結(jié)構(gòu)材料逐漸吸引了科研人員的目光。近幾年來，納米硅薄膜的寬帶隙、高透過率、高電導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)已被研究人員所證實(shí)，它在太陽電池方面的應(yīng)用研究也正逐漸展開。已有人將納米硅薄膜用作太陽電池的本征層，但把它作為窗口層的研究還比較少。本文制備一系列納米硅薄膜，并對(duì)其結(jié)構(gòu)及光電性能進(jìn)行了深入分析和研究，探索其作為太陽能電池窗口層的可行性，本文主要開展了一下幾個(gè)方面的工作： 1.利用脈沖激光沉積系統(tǒng)，通過改變沉積參數(shù)，制備了一系列納米硅薄膜。 2.通過分析樣品的Raman譜、XRD譜等計(jì)算出薄膜中晶粒的大小，晶粒在薄膜中所占的體積分?jǐn)?shù)。 3.根據(jù)PLD系統(tǒng)的沉積原理，分析了納米硅薄膜的形成原因。 4.根據(jù)樣品的透射譜得出了不同條件下制備的納米硅薄膜的吸收情況并得到出各薄膜的光學(xué)帶隙。 5.利用掃描電子顯微鏡和掃描探針顯微鏡測試樣品的形貌，證實(shí)其納米結(jié)構(gòu)。 6.利用半導(dǎo)體測試系統(tǒng)、霍爾效應(yīng)測試儀測試了薄膜的光電性能。 7.根據(jù)太陽電池對(duì)窗口層的要求及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，找出了制備可作為太陽電池窗口層薄膜的最佳條件。 【關(guān)鍵詞】：太陽電池窗口層 納米硅薄膜 脈沖激光沉積 光學(xué)帶隙 電導(dǎo)率
【學(xué)位授予單位】：河南大學(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】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-29
• 1.1 太陽能電池發(fā)展的歷史背景及現(xiàn)狀9-17
• 1.1.1 太陽能電池發(fā)展的背景9-10
• 1.1.2 太陽能的分布10
• 1.1.3 太陽能的利用10-11
• 1.1.4 國內(nèi)外太陽能電池發(fā)展的狀況11-13
• 1.1.5 太陽能電池的種類13-17
• 1.2 硅薄膜太陽能電池 P 型窗口層材料研究的背景17-19
• 1.2.1 硅薄膜太陽能電池的原理和結(jié)構(gòu)17-18
• 1.2.2 p 型窗口層的研究意義18-19
• 1.3 P 型窗口層材料的種類與制備方法19-24
• 1.3.1 P 型窗口層材料的種類19-22
• 1.3.2 P 型窗口層的制備方法22-24
• 1.4 開題思想和本論文的主要工作24-25
• 參考文獻(xiàn)25-29
• 2 試驗(yàn)方法及過程29-47
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置及原理29-34
• 2.1.1 PLD 系統(tǒng)裝置29-30
• 2.1.2 PLD 的原理30-34
• 2.2 PLD 法沉積薄膜的特點(diǎn)34-35
• 2.3 試驗(yàn)參數(shù)對(duì)薄膜質(zhì)量的影響35-37
• 2.3.1 靶材與襯底的間距35-36
• 2.3.2 襯底溫度36
• 2.3.3 本底真空度及工作氣壓36
• 2.3.4 靶材的致密度36
• 2.3.5 脈沖激光能量36
• 2.3.6 脈沖激光重復(fù)頻率36-37
• 2.3.7 沉積時(shí)間37
• 2.3.8 靶材和襯底的轉(zhuǎn)速37
• 2.4 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備37-38
• 2.4.1 襯底37-38
• 2.4.2 靶材38
• 2.5 實(shí)驗(yàn)過程及樣品制備38
• 2.6 樣品的性能表征38-44
• 2.6.1 X 射線衍射（X-Ray Diffraction，XRD）譜38-39
• 2.6.2 拉曼散射光譜39-41
• 2.6.3 可見-紫外透射光譜41
• 2.6.4 掃描電子顯微鏡和掃描探針顯微鏡41-42
• 2.6.5 電導(dǎo)率測試42-43
• 2.6.6 霍爾效應(yīng)測試43-44
• 參考文獻(xiàn)44-47
• 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析47-65
• 3.1 Raman 測試結(jié)果及分析47-49
• 3.2 XRD 譜測試結(jié)果與分析49-51
• 3.3 SEM 和 SPM 測試結(jié)果與分析51-55
• 3.4 電學(xué)性能測試結(jié)果與分析55-58
• 3.5 可見-紫外透射光譜測試結(jié)果與分析58-61
• 3.6 本章小結(jié)61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 4 結(jié)論與展望65-67
• 致謝67-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69-70

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