太阳能电池用多孔砷化镓陷光层研究

【摘要】：太阳能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到社会的重视。太阳能电池的研究目前呈现出多种材料齐头并进的态势,已经打破了以前硅太阳能电池一枝独秀的局面。GaAs太阳能电池以其高转化效率,良好的温度特性,独特的抗辐射能力,在空间电池上取得了广泛应用。影响太阳电池效率的因素主要集中在光学损失和电学损失两个方面,为了更好的提高电池工作效率,在电池表面形成一层具有增加光吸收的陷光结构显得尤为重要。 本文采用工艺简单的电化学刻蚀制备多孔GaAs陷光层,通过改变刻蚀电压、溶液浓度优化多孔GaAs陷光层制备工艺条件。通过SEM观察不同刻蚀条件下的样品表面形貌,同时通过反射谱测试系统测试不同刻蚀条件下样品表面的减反射情况,建立了孔型减反射的模型。通过结果比较得出了不同溶液中最佳的刻蚀条件,0.1M盐酸溶液中最佳电流为0.5mA,刻蚀1200s；在氢氟酸溶液中,最佳的刻蚀电流为3mA-10mA,刻蚀1200s；在氢氟酸与盐酸混合溶液中,最佳的刻蚀电流为10mA,刻蚀1200s。运用晶体各向异性的特性理论讨论GaAs各个晶面在盐酸溶液中的刻蚀顺序,并分析GaAs腐蚀孔方向和腐蚀孔形貌的形成机理。为了进一步研究多孔GaAs层表面电学特性,制备了Au/多孔GaAs/肖特基结构,通过IV和CV测试系统测试电流-电压和电容-电压特性参数,并计算出多孔GaAs的理想因子,串联电阻以及陷阱能级密度,在多孔GaAs陷光层提高太阳能电池工作效率的研究方向上积累了一定的经验。 【关键词】：GaAs 多孔材料 陷光结构 太阳能电池 减反射
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 太阳能发电8-9
• 1.2 太阳能电池种类及发展9-12
• 2 太阳能电池12-23
• 2.1 太阳能电池基本原理12-17
• 2.2 影响太阳能电池效率的因素17-21
• 2.3 影响太阳能电池效率的光学损失21-22
• 2.4 多孔GaAs陷光层的研究意义22-23
• 3 多孔材料的制备和表征23-30
• 3.1 多孔材料的制备23-25
• 3.2 太阳能电池用多孔GaAs陷光层表征技术25-30
• 3.2.1 电容-电压测试方法25
• 3.2.2 扫描电子显微镜(SEM)25-26
• 3.2.3 光致发光谱26-28
• 3.2.4 紫外-可见光度计岛津UV-360028-30
• 4 太阳能电池用多孔GaAs陷光结构研究30-42
• 4.1 GaAs多孔材料30-31
• 4.2 多孔GaAs的制备过程31-32
• 4.3 多孔GaAs的刻蚀机理与减反射研究32-41
• 4.3.1 盐酸溶液中GaAs多孔层表面形貌32-35
• 4.3.2 氢氟酸溶液中GaAs多孔层表面形貌35-39
• 4.3.3 多孔GaAs表面反射39-41
• 4.4 本章实验结果分析41-42
• 5 Au/多孔GaAs肖特基结电学分析42-51
• 5.1 Au/多孔GaAs界面的IV特性分析42-46
• 5.2 Au/多孔GaAs界面的CV特性分析46-50
• 5.3 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-55
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况55-56
• 致谢56-57

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