本文關(guān)鍵詞：新型硅基異質(zhì)結(jié)光伏器件的構(gòu)建及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)硅基太陽(yáng)能電池不僅轉(zhuǎn)換效率高,而且其使用壽命長(zhǎng)達(dá)20年以上。然而,硅太陽(yáng)能電池的制作要用到高溫?cái)U(kuò)散,離子注入等復(fù)雜且高成本的工藝。如何進(jìn)一步降低制備溫度和簡(jiǎn)化制備工藝是硅基太陽(yáng)能電池發(fā)展的趨勢(shì)。其中,采用新型電荷傳輸層與硅結(jié)合形成異質(zhì)結(jié)光伏器件和利用硅納米結(jié)構(gòu)來(lái)增加陷光能力來(lái)提高硅基電池的效率成為了人們研究的熱點(diǎn)。本論文結(jié)合硅納米結(jié)構(gòu)陣列及其表面修飾方法,研究了硅/PEDOT:PSS雜化太陽(yáng)能電池和硅/過渡金屬氧化物(TMO)異質(zhì)結(jié)光伏器件的界面特性和光電特性。主要研究?jī)?nèi)容分為以下三部分:(1)分別采用金屬輔助刻蝕法和各向異性刻蝕法制備出排列有序的硅納米線(SiNWs)和硅金字塔陣列,研發(fā)了硅表面的甲基化表面處理工藝,并且展示了表面處理工藝可對(duì)硅納米線間距進(jìn)行有效的調(diào)控,并從實(shí)驗(yàn)揭示了甲基化處理的硅表面比氫化的表面具有更強(qiáng)的抗氧化性。(2)本實(shí)驗(yàn)以P型有機(jī)材料PEDOT:PSS作為空穴傳輸層,制備了硅/PEDOT:PSS雜化太陽(yáng)能電池。研究了頂覆蓋和底覆蓋兩種不同覆蓋形貌的器件,發(fā)現(xiàn)底覆蓋的器件取得最優(yōu)的性能。通過采用開爾文探針顯微鏡(Kelvin probe force microscope,KPFM)研究了硅/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)的能帶排列結(jié)構(gòu)。通過COMSOL模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)硅納米線和硅基底對(duì)光的吸收同等重要,因此,推斷出結(jié)區(qū)和吸光區(qū)的位置匹配與否是形成高效SiNWs/PEDOT:PSS雜化太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵因素。(3)用熱蒸發(fā)法分別在氫化和甲基化鈍化的硅表面上制備超薄的過渡金屬氧化物(Transition metal oxides,TMO)薄膜,并組裝成硅/過渡金屬氧化物(TMO)異質(zhì)結(jié)光伏器件。在實(shí)驗(yàn)上分別研究了不同的氧化物材料對(duì)器件性能的影響,發(fā)現(xiàn)硅/MoO_(3-x)異質(zhì)結(jié)的界面反應(yīng)最小,能帶結(jié)構(gòu)最理想,從而具有最佳的性能。此后,進(jìn)一步研究了甲基化和氫化表面對(duì)異質(zhì)結(jié)器件性能的作用,發(fā)現(xiàn)甲基化表面可以導(dǎo)致能帶向上彎曲和有效地抑制界面反應(yīng),有利于提高電荷的收集能力。因此,甲基化的硅/MoO_(3-x)異質(zhì)結(jié)器件取得了最高9.4%的轉(zhuǎn)換效率。
【關(guān)鍵詞】：硅納米結(jié)構(gòu) 表面修飾 異質(zhì)結(jié)光伏器件 表面電勢(shì) 能帶結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 太陽(yáng)能電池的發(fā)展8-10
• 1.3 太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)10-11
• 1.3.1 太陽(yáng)能電池的工作原理10
• 1.3.2 太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)10-11
• 1.4 硅基異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池11-16
• 1.4.1 硅/有機(jī)物異質(zhì)結(jié)光伏器件12-13
• 1.4.2 硅/無(wú)機(jī)物異質(zhì)結(jié)光伏器件13-15
• 1.4.3 硅/金屬氧化物異質(zhì)結(jié)光伏器件15-16
• 1.5 本文的選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容16-18
• 1.5.1 選題依據(jù)16-17
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 硅納米結(jié)構(gòu)陣列的制備及表面修飾18-28
• 2.1 引言18-21
• 2.1.1 硅納米線的制備方法18-20
• 2.1.2 硅表面的修飾方法20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分21-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器21-22
• 2.2.2 硅納米結(jié)構(gòu)陣列的制備及修飾22-24
• 2.3 結(jié)果與討論24-27
• 2.3.1 刻蝕時(shí)間對(duì)硅金字塔陣列均勻性的影響24-25
• 2.3.2 刻蝕時(shí)間對(duì)硅納米線的長(zhǎng)度的影響25
• 2.3.3 硅疊層結(jié)構(gòu)陣列的形貌25-26
• 2.3.4 甲基化修飾對(duì)硅表面的影響26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 硅/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)光伏器件28-36
• 3.1 引言28-29
• 3.2 硅/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備與表征29-30
• 3.2.1 硅納米線/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)器件的制備29
• 3.2.2 硅納米線/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)器件的表征29-30
• 3.2.3 數(shù)值計(jì)算30
• 3.3 結(jié)果與討論30-35
• 3.3.1 SiNWs/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)的電勢(shì)和電場(chǎng)分布30-32
• 3.3.2 SiNWs/PEDOT:PSS異質(zhì)結(jié)器件的性能32-34
• 3.3.3 覆蓋效果的機(jī)理34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 硅/TMO異質(zhì)結(jié)光伏器件36-46
• 4.1 引言36-37
• 4.2 硅/過渡金屬氧化物異質(zhì)結(jié)光伏器件的制備與表征37-38
• 4.2.1 Si/TMO異質(zhì)結(jié)光伏器件的制備37
• 4.2.2 Si/TMO異質(zhì)結(jié)光伏器件的表征37-38
• 4.3 結(jié)果與討論38-45
• 4.3.1 硅/過渡金屬氧化物異質(zhì)結(jié)的性能38-39
• 4.3.2 熱蒸發(fā)對(duì)界面及氧化物的影響39-41
• 4.3.3 表面鈍化對(duì)n-Si/MoO_(3-x)光伏器件的影響41-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第五章 總結(jié)與展望46-48
• 5.1 總結(jié)46
• 5.2 展望46-48
• 參考文獻(xiàn)48-56
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果56-58
• 致謝58

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