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湿法腐蚀结合ZnO纳米棒作为硅基太阳能电池减反膜的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:43:34
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湿法腐蚀结合ZnO纳米棒作为硅基太阳能电池减反膜的研究【摘要】:太阳能电池是一种能有效的把光能转化为电能为人们利用的设备。提高太阳能电池光电转换效率无疑成为当前的热门研究之一,具有

【摘要】:太阳能电池是一种能有效的把光能转化为电能为人们利用的设备。提高太阳能电池光电转换效率无疑成为当前的热门研究之一,具有重要意义。而提高太阳能电池表面对光的吸收是其中的一个关键技术。表面减反层是一种具有良好的减少全波段光的反射,提高光吸收的有效手法。 本文利用折射率渐进型减反层来减小硅表面的反射率。我们通过水热法在硅表面生长ZnO纳米棒薄膜来减少硅片表面对光的反射,提高对光的吸收。我们先通过FDTD模拟来确定合适的纳米棒形貌,然后通过改变生长条件来控制纳米棒形貌,从而达到最好的抗反射效果。我们成功地把无任何处理的抛光硅片表面的反射率从35%左右减少到略低于10%。 我们又利用四甲基氢氧化铵(Tetramethyl Ammonium Hydroxide TMAH)湿法腐蚀在硅表面腐蚀出金字塔结构,使反射率下降到7%以下。然后再在腐蚀后的硅片表面生长ZnO纳米棒,使反射率进一步下降到了3%左右。此工艺简易高效,低成本,重复性好,有望得到应用。 我们在太阳能电池表面生长ZnO纳米棒,并通过标准测试发现,太阳能电池的转换效率从10.8%提高到14.1%,提高了约原来的30%,短路电流,开路电压,填充因子等其他重要参数也有提高。 【关键词】:太阳能电池 转换效率 减反层 ZnO纳米棒 TMAH湿法腐蚀
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-7
  • 第一章 绪论7-29
  • 1.1 引言7-9
  • 1.2 减反层类型9-12
  • 1.2.1 折射率渐进型减反层9-10
  • 1.2.2 多叠层干涉型减反层10-12
  • 1.3 自下而上方法制备减反层12-16
  • 1.3.1 溶液法12-14
  • 1.3.2 物理汽相淀积法14-15
  • 1.3.3 化学气相沉积法15-16
  • 1.4 自上而下方法制备减反层16-21
  • 1.4.1 湿法刻蚀16-18
  • 1.4.2 干法刻蚀18-19
  • 1.4.3 纳米压印19-21
  • 1.5 氧化锌纳米棒薄膜减反层21-23
  • 1.6 太阳能电池的分类23-26
  • 1.6.1 硅太阳能电池23-24
  • 1.6.2 无机化合物电池24
  • 1.6.3 有机聚合物太阳能电池24-25
  • 1.6.4 有机薄膜太阳能电池25
  • 1.6.5 染料敏化太阳能电池25-26
  • 1.7 太阳能电池工作原理26-28
  • 1.8 本课题研究意义28
  • 1.9 论文结构28-29
  • 第二章 水热法生长ZnO纳米棒及其测试表征以及形貌的FDTD模拟29-43
  • 2.1 引言29-30
  • 2.2 ZnO纳米棒形貌对反射率影响的FDTD模拟30-34
  • 2.3 水热法生长ZnO纳米棒34-41
  • 2.3.1 硅衬底的清洗34-35
  • 2.3.2 溶胶凝胶法生长ZnO籽晶层35-36
  • 2.3.3 ZnO纳米棒的生长及其测试表征36-41
  • 2.4 小结41-43
  • 第三章 太阳能电池表面生长ZnO纳米棒及性能测试43-54
  • 3.1 引言43
  • 3.2 太阳能电池的基本特性43-44
  • 3.3 影响单晶硅太阳电池转换效率的因素44-46
  • 3.4 太阳能电池的测试46-47
  • 3.4.1 几个描述光的物理概念46
  • 3.4.2 光谱分布46-47
  • 3.4.3 太阳模拟器47
  • 3.5 太阳能电池表面进行ZnO纳米棒生长及前后测试对比47-50
  • 3.6 反应离子刻蚀对ZnO纳米棒薄膜处理50-53
  • 3.7 小结53-54
  • 第四章 湿法腐蚀单晶硅结合ZnO纳米棒减反层研究54-62
  • 4.1 引言54
  • 4.2 TMAH湿法腐蚀原理及特性54-56
  • 4.3 TMAH湿法腐蚀结合ZnO纳米棒减反层56-61
  • 4.4 小结61-62
  • 第五章 总结与展望62-64
  • 5.1 全文总结62
  • 5.2 展望62-64
  • 参考文献64-70
  • 致谢70-71
  • 附录:攻读硕士学位期间发表的论文71-72
  • 附录:单晶硅太阳能电池片制作流程72-78


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