硅薄膜太阳电池陷光及硅HIT电池制作研究

发布时间：2017-06-29 12:06

  本文关键词：硅薄膜太阳电池陷光及硅HIT电池制作研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硅薄膜太阳电池由于其低的材料成本受到广泛关注,但由于硅膜较薄导致了光在电池中较难被充分吸收,因而陷光技术尤为重要。日本松下公司所制造的具有高效率、低成本的带有本征薄层硅异质结(HIT)太阳电池受到重视。本论文研究了硅薄膜太阳电池的陷光以及硅HIT电池的制作工艺。利用时域有限差分法(FDTD)研究了周期性前背织构横向错位对微晶硅薄膜太阳电池光吸收的影响,首次提出了电池前背织构的横向匹配观点。研究表明,在大多情况下,在前背织构间引入横向错位可以使硅薄膜电池的光吸收得到增强,最大可使电池的总光吸收率提升8.0个百分点。利用FDTD研究了用作非晶硅薄膜太阳电池背电极的铝纳米坑织构对电池陷光的影响。研究表明,随着铝纳米坑尺寸的增大,在大多数情况下,短波长范围(300-550 nm)的电池吸收光谱变化不大,而长波长范围(550-800 nm)的吸收光谱的干涉峰会出现增多、变宽等较好的趋势。电池的最大的光吸收率可达70.8%。研究了硅HIT电池的制作工艺,找到了影响电池性能的重要因素及这些因素在电池制作工艺工程中的先后次序。研究表明,硅片表面的氢等离子体处理对电池性能有非常重要的影响,并且是电池制作中首先应重视的工艺。其次是电池本征层的沉积,铝背电极的制作,硅片表面损伤层的去除,前银栅电极的制作等工艺。并分析了各因素的影响机理。通过各个工艺条件的优化,最终制作出了效率为13.08%的单面硅HIT电池。
【关键词】：硅薄膜太阳电池 陷光 FDTD 织构横向匹配 硅HIT电池
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.42;TB383.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-21
• 1.1 太阳电池简介7-14
• 1.1.1 太阳电池发展历史7-8
• 1.1.2 太阳电池发电原理8
• 1.1.3 太阳电池的等效电路8-10
• 1.1.4 太阳电池的主要性能指标10-12
• 1.1.5 太阳电池效率提高方法12-14
• 1.2 非晶硅薄膜太阳电池概述14-16
• 1.2.1 非晶硅薄膜太阳电池发展现状14-15
• 1.2.2 非晶硅薄膜太阳电池的结构15-16
• 1.2.3 非晶硅薄膜太阳电池中的陷光技术16
• 1.3 带有本征薄层的硅异质结(HIT)电池16-18
• 1.3.1 硅HIT电池的优点17-18
• 1.3.2 硅HIT电池的研究现状18
• 1.4 本论文研究内容18-21
• 第2章 周期性前背织构的横向错位对硅薄膜太阳电池陷光性能的影响21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 时域有限差分法(FDTD)简介21-24
• 2.2.1 Yee网格及其算法21-22
• 2.2.2 时域有限差分法的基本差分方程22-24
• 2.2.3 数值稳定性24
• 2.3 带有前背横向错位织构的硅薄膜太阳电池结构24-25
• 2.4 横磁波的周期性前背织构横向错位对电池光吸收的影响25-27
• 2.5 横电波的周期性前背织构横向错位对电池光吸收的影响27-28
• 2.6 周期性前背织构横向错位对电池总光吸收的影响28-31
• 2.7 本章小结31-33
• 第3章 铝纳米坑织构对非晶硅薄膜太阳电池陷光的影响33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 带有铝纳米坑织构的非晶硅薄膜太阳电池结构33-34
• 3.3 铝纳米坑大小对电池光吸收的影响34-41
• 3.4 铝纳米坑间距对电池光吸收的影响41-47
• 3.5 铝纳米坑织构的尺寸及间距对电池总光吸收的影响47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 硅HIT太阳电池制作关键技术研究49-63
• 4.1 主要设备及仪器49-51
• 4.2 硅HIT电池制作结构及步骤51-52
• 4.3 一种带有铝背电极硅片的HF溶液漂洗方法52-53
• 4.4 氢等离子体处理对硅HIT电池性能的影响53-55
• 4.5 非晶硅本征层制备条件对硅HIT电池性能的影响55-57
• 4.5.1 本征层厚度对硅HIT电池性能的影响55-56
• 4.5.2 本征层沉积功率对硅HIT电池性能的影响56-57
• 4.6 去硅片损伤层对硅HIT电池性能的影响57-58
• 4.7 银栅前电极对硅HIT电池性能的提升58-60
• 4.8 优化的实验条件及硅HIT电池性能60-61
• 4.9 本章小结61-63
• 第5章 总结63-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士学位期间的研究成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 孙启利;胡志华;廖华;林娟;安家才;朱勋梦;王文仪;;HIT太阳电池研究现状[J];云南师范大学学报(自然科学版);2012年02期

2 吴奉炳;张大伟;;太阳能电池中微纳陷光光栅结构[J];激光杂志;2010年05期

3 庾莉萍;;提高太阳能电池效率的主要措施[J];光源与照明;2009年04期

4 张德贤;蔡宏琨;隋妍萍;陶科;席强;薛颖;孙云;;柔性衬底太阳电池陷光结构的研究[J];太阳能学报;2009年01期

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本文编号：497807