硅太陽能電池關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】： 21世紀以來,全球范圍內(nèi)的傳統(tǒng)能源迅速短缺和環(huán)境污染日益嚴重,這兩個問題成為了制約經(jīng)濟發(fā)展的主要問題。太陽能作為一種清潔、無污染的新能源,早已走進了人們的視野,太陽能發(fā)電及光伏產(chǎn)業(yè)近來受到了人們的高度重視。 太陽能電池是利用光生伏特效應(yīng)直接把太陽能轉(zhuǎn)換成電能的一種器件。太陽能電池主要有塊狀太陽能電池和薄膜型太陽能電池兩大類,其中硅太陽能電池又可分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池等。硅太陽能電池由于其轉(zhuǎn)換效率比較高、性能穩(wěn)定、原材料豐富等優(yōu)點成為當(dāng)今光伏產(chǎn)業(yè)中的重要支柱。 但是與傳統(tǒng)能源水電、火電等相比,硅太陽能電池的成本還是比較高的,所以降低硅太陽能電池的成本和提高硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率是研究硅太陽能電池的主要出發(fā)點,要求在降低成本的同時,保持轉(zhuǎn)換效率不變甚至提高,本課題的研究重點也在降低成本和提高轉(zhuǎn)換效率這兩個方面展開。 本課題在單晶硅太陽能電池的制作工藝中,采用LPCVD方法來生長一層納米多晶硅薄膜,利用納米多晶硅薄膜材料與單晶硅襯底形成異質(zhì)結(jié),將此異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在太陽能電池上,在對制得的納米多晶硅薄膜采用SEM、XRD、Raman、AFM進行形貌分析的基礎(chǔ)上,得出納米多晶硅薄膜的厚度為50nm,晶粒大小約為90nm,對研制的納米多晶硅/單晶硅電流-電壓(I-V)特性和溫度特性進行測量和分析,實驗結(jié)果表明該異質(zhì)結(jié)具有很好的溫度系數(shù),對制備的納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的方塊電阻、少子壽命、折射率、反射率、轉(zhuǎn)換效率進行了測試和分析,轉(zhuǎn)換效率為13.3%。 本課題的研究表明,采用納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)制造太陽能電池的方法是可行的,制得的納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池具有很好的技術(shù)指標(biāo)和溫度特性,本文研究結(jié)果具有推廣應(yīng)用價值和很好的發(fā)展前景。 【關(guān)鍵詞】：納米多晶硅薄膜 納米多晶硅/單晶硅 異質(zhì)結(jié) 硅太陽能電池 低壓化學(xué)氣相淀積
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-23
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太陽能電池的分類、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢9-16
• 1.2.1 太陽能電池的分類9-15
• 1.2.2 太陽能電池的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢15-16
• 1.3 利用異質(zhì)結(jié)制備太陽能電池的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢16-20
• 1.4 太陽能電池的應(yīng)用20-21
• 1.5 研究本課題的意義21-22
• 1.6 本章小結(jié)22-23
• 第2章 太陽能電池理論研究23-35
• 2.1 PN 結(jié)的光生伏特效應(yīng)23-28
• 2.2 異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)和光生伏特效應(yīng)28-33
• 2.2.1 理想突變異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)28-29
• 2.2.2 異質(zhì)結(jié)的光生伏特效應(yīng)29-33
• 2.3 太陽常數(shù)和太陽光譜33-34
• 2.3.1 太陽常數(shù)33
• 2.3.2 太陽光譜33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備35-58
• 3.1 納米多晶硅薄膜的制備35-42
• 3.1.1 納米多晶硅薄膜的制備方法35-39
• 3.1.2 LPCVD 方法制備納米多晶硅薄膜的基本原理39-40
• 3.1.3 LPCVD 系統(tǒng)描述40-41
• 3.1.4 LPCVD 方法制備納米多晶硅薄膜的工藝過程41-42
• 3.2 納米多晶硅薄膜的基本特性和表征方法42-47
• 3.2.1 納米多晶硅薄膜的基本特性42-44
• 3.2.2 納米多晶硅薄膜的表征方法44-47
• 3.3 納米多晶硅/單晶硅太陽能電池的制備47-57
• 3.3.1 納米多晶硅/單晶硅太陽能電池制備的工藝過程47-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第4章 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池實驗結(jié)果與分析58-78
• 4.1 納米多晶硅薄膜的表征與分析58-67
• 4.1.1 納米多晶硅薄膜的SEM 分析58-59
• 4.1.2 納米多晶硅薄膜的XRD 分析59-60
• 4.1.3 納米多晶硅薄膜的Raman 光譜分析60-63
• 4.1.4 納米多晶硅薄膜的AFM 分析63-67
• 4.2 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)的特性測試67-70
• 4.2.1 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)I-V 特性測試結(jié)果與分析67-68
• 4.2.2 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)溫度特性測試結(jié)果與分析68-70
• 4.3 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池實驗測試結(jié)果與分析70-77
• 4.3.1 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池方塊電阻測試結(jié)果與分析70-71
• 4.3.2 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池少子壽命測試結(jié)果與分析71-72
• 4.3.3 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池折射率測試結(jié)果與分析72-73
• 4.3.4 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池反射率測試結(jié)果與分析73-75
• 4.3.5 納米多晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率測試結(jié)果與分析75-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-79
• 創(chuàng)新之處78-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85

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