太阳能电池表面多孔陷光结构制备与性能测试

【摘要】：在新能源领域，科学家们一直对太阳能新能源的利用很感兴趣。例如在高海拔地区利用其日照时间长的优势建设太阳能发电站来收集和使用太阳能新能源，或者在电网无法铺设的偏远山区解决其能源问题。现阶段使用最多也是科技水平最高的就是晶体硅太阳能电池，所以改进晶体硅太阳能电池技术，提高其发电效率将会对新能源的发展有很大的意义。 面对太阳能新能源的利用，最突出问题就是其效率问题，相比于传统的发电技术，太阳能发电的效率很低，所以成本极大。而且需要太阳能能源的地区大多数都是偏远地区，面对其高成本，有时让人望而兴叹。而影响晶体硅太阳能电池主要效率的问题是大多数太阳光被其光滑的表面反射回大气层，以及自然条件中雨水和灰尘对其表面的覆盖也是重要的因素。 本文利用最新贵金属催化刻蚀技术，采用磁控溅射镀膜和银镜反应在光滑的硅表面制备贵金属金和银的纳米粒子膜，通过金属的催化性，在适当的化学溶液中使硅片表面刻蚀形成多孔结构。通过反复对比试验，发现浓度为3%HF溶液与20%H2O2溶液组成的混合溶液中腐蚀而形成的多孔结构最佳。 试验通过磁控溅射为硅表面制作金属银粒子层，通过对表面形貌以及表面反射率的分析，发现用较薄的金属粒子层能够获得均匀细腻的多孔结构，平均反射率可以降低到11%，还发现由于金属粒子的种类不同，其反射率也不同，当改用贵金属金作为催化剂时，得到的孔洞更加细致，反射率可以降低到10%。 为了使硅表面更加光滑，我们采用NaOCl溶液对硅表面做预处理，因为用NaOCl溶液具有很好的氧化性，并且不会伤害硅表面本身。通过在相同硅片上做对比试验，发现经过NaOCl溶液预处理样品形成多孔结构的质量明显提高。 【关键词】：贵金属催化 磁控溅射 银镜反应 多孔硅 减反射
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究意义及背景10
• 1.2 太阳能电池的发展及应用10-14
• 1.2.1 太阳能电池的发展11-12
• 1.2.2 光伏能源的应用现状12-14
• 1.3 太阳能电池的发电原理14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第2章 传统陷光结构的制备方法17-27
• 2.1 太阳能电池的基本结构17-19
• 2.1.1 单晶硅太阳能电池的基本结构17-18
• 2.1.2 高效 PN 结电池的基本结构18-19
• 2.2 传统陷光结构的制备19-21
• 2.2.1 “金字塔”型陷光结构的制备19-21
• 2.2.2 多孔陷光结构的制备21
• 2.3 贵金属催化制备多孔陷光结构的研究进展21-26
• 2.3.1 贵金属纳米粒子催化刻蚀机理21-23
• 2.3.2 贵金属催化技术的研究进展23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 多孔陷光结构的制备27-33
• 3.1 试验所用设备及其原料27
• 3.2 基片清洗27-28
• 3.3 硅表面催化电极的制备28-32
• 3.3.1 银镜反应制备银粒子膜28-29
• 3.3.2 磁控溅射制备贵金属纳米粒子膜29-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 陷光结构性能的测试与分析33-44
• 4.1 陷光结构反射率测试系统33-34
• 4.1.1 测试平台的搭建33
• 4.1.2 数据处理33-34
• 4.2 磁控溅射制备陷光结构的分析34-41
• 4.2.1 预处理对表面陷光结构的影响34-36
• 4.2.2 刻蚀对硅表面形貌的宏观影响36
• 4.2.3 溶液浓度对表面形貌的影响36-37
• 4.2.4 薄膜厚度对表面形貌的影响37-40
• 4.2.5 贵金属种类对表面结构的影响40-41
• 4.3 银镜反应制备陷光结构的分析41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 结论44-45
• 参考文献45-49
• 攻读学位期间发表的学术论文49-50
• 致谢50

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