發(fā)布時間：2018-11-04 13:02

【摘要】：近年來,硅因為自身優(yōu)異的性能,而被廣泛運用于眾多領(lǐng)域。就目前而言,晶硅太陽電池在光伏市場中仍占據(jù)著統(tǒng)治地位。其中半導體-絕緣體-半導體(SIS)太陽電池因自身結(jié)構(gòu)簡單、制備成本低、工藝簡單、性能穩(wěn)定、理論效率高而備受關(guān)注。為了進一步提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率,人們提出了許多方法,其中降低硅片表面反射率,即在硅片表面制備陷光結(jié)構(gòu)是一種簡單可行的方法,于是黑硅被用于晶硅太陽電池。廣義上,黑硅是一種對光吸收超過90%的材料。本文通過改良Stober法,向反應體系中加入電解質(zhì)來合成SiO_2微球,通過激光粒度儀分析了電解質(zhì)種類及濃度對SiO_2微球粒徑的影響。并結(jié)合Stober法合成SiO_2機理對所得實驗結(jié)果進行了解釋。又通過旋涂法將所制備的SiO_2微球旋涂在硅片表面,均衡旋涂過程中毛細作用力及離心力的相互作用,制備出了單層SiO_2掩膜。結(jié)果表明,電解質(zhì)的種類及濃度對SiO_2微球的粒徑大小及均一性都有著很重要的影響。隨著體系中電解質(zhì)濃度的增加,SiO_2微球粒徑逐漸增加,而均一性逐漸變差。通過旋涂法制備單層SiO_2掩膜發(fā)現(xiàn),要形成單層掩膜,對旋涂液濃度及旋涂速度都有著一定要求,最終SiO_2微球在硅片上以HCP形式排列。制備完掩膜后,采用反應離子刻蝕法來刻蝕硅片。以SF6和O_2作為刻蝕氣體,系統(tǒng)研究了不同刻蝕功率、刻蝕氣體流量比、刻蝕時間對黑硅表面形貌及反射率的影響。并結(jié)合RIE掩膜法制備黑硅機理解釋了刻蝕參數(shù)對黑硅性能的影響。最終得到了三種不同形貌的黑硅,分別為納米圓柱、納米圓臺及納米圓錐。當刻蝕功率為150W,SF6:O_2=18sccm:6sccm,刻蝕時間為25min時,樣品表面結(jié)構(gòu)呈圓錐狀,在400-1000nm范圍內(nèi)反射率最低,為4.6%。結(jié)合FDTD模擬軟件模擬分析了不同形貌黑硅反射率及其對550nm波長入射光的限制作用,其中圓錐結(jié)構(gòu)的陷光效果最好,又結(jié)合實際運用詳細驗證了圓臺結(jié)構(gòu)的陷光性能。其優(yōu)異的陷光效果是來自于漸變的折射率。為了去除在RIE刻蝕過程中由荷能離子所帶來的損傷,采用低濃度NaOH處理樣品,研究了NaOH處理時間對黑硅形貌及反射率的影響,并采用ALD沉積Al2O3薄膜來鈍化黑硅表面。結(jié)果表明,當NaOH處理時間為120s時,黑硅表面反射率上升至14.33%,黑硅表面小結(jié)構(gòu)被去除;當沉積完Al2O3薄膜,并在450℃下退火后,黑硅表面反射率將至7.12%,少子壽命達到29.34μs,表明黑硅表明損傷層層被完全去除,且Al2O3兼具減反和鈍化雙重作用。為了制備性能優(yōu)異的SIS太陽電池,采用磁控濺射在去完損傷的黑硅表面沉積一層ITO薄膜。通過紫外可見光分光光度計、XRD、掃描電鏡及霍爾測試儀研究了不同襯底溫度下制備ITO薄膜光學及電學性能的差異。最終在不同襯底溫度及不同H_2O_2前處理時間下制備了SIS太陽電池。由于ITO與Si之間的功函數(shù)差,Si表面能帶彎曲形成反型層,使SIS太陽電池具有類似pn結(jié)的性質(zhì),最終實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化。結(jié)果顯示,中間絕緣層的厚度對SIS器件性能影響很大,在SIS太陽電池中,載流子的運輸需要通過隧穿效應來實現(xiàn)。H_2O_2前處理15 min,并于150℃沉積ITO薄膜時,SIS太陽電池光電轉(zhuǎn)化效率最高,為3.67%。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ127.2;TM914.4

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 馬新尖;林濤;;雙層SiN_x膜對單晶硅太陽電池性能的影響及XPS表征[J];激光與光電子學進展;2015年06期

2 李想;顏鐘惠;劉陽輝;竺立強;;原子層沉積Al_2O_3薄膜鈍化n型單晶硅表面的研究[J];材料導報;2013年08期

3 鄒雪艷;趙彥保;李賓杰;;不同形貌納米二氧化硅的制備及形成機理研究[J];化學研究;2011年04期

4 望詠林;顏悅;沈玫;賀會權(quán);紀建超;張官理;;離子束輔助磁控濺射低溫沉積ITO透明導電薄膜的研究[J];真空;2006年04期

5 李芝華;任冬燕;;溶膠凝膠法制備ITO透明導電薄膜的工藝研究[J];材料科學與工藝;2006年02期

6 吳利民;段先健;楊本意;王躍林;;氣相二氧化硅的制備方法及其特性[J];有機硅氟資訊;2004年06期

7 許珂敬,楊新春,段賢峰,宋志濤,王現(xiàn)波;多孔納米SiO_2微粉的制備與表征[J];硅酸鹽通報;2001年01期

8 李春鴻;;SIS太陽電池[J];儀表材料;1982年03期

，

本文編號：2309893