晶体硅表面液相沉积二氧化硅薄膜及其光伏性能研究

发布时间：2020-03-21 20:39

【摘要】：目前,由于相对较高的光电转化效率和相对较成熟的制造技术,晶硅太阳能电池占据光伏市场的主导位置。但是硅的折射率超过40%,照射到硅表面的大部分光被反射掉了,导致太阳光不能被很好的吸收而降低太阳能电池的光电转化效率。因此,降低硅片表面的光反射对于提高晶体硅太阳能电池的光电转化效率是非常重要的。本文设计利用液相沉积的方法在多晶硅表面沉积SiO_2减反射膜来降低其表面对太阳光的反射,通过增加进入电池内部的光通量来提高多晶硅电池的光电转化效率。研究了液相沉积SiO_2薄膜的减反射性能及钝化性能,优化薄膜沉沉积条件,创建了提高多晶硅电池效率的途径,取得的主要成果如下:(1)优选出氟硅酸沉积体系,研究氟硅酸浓度对薄膜沉积速率、薄膜表面结构均匀性、薄膜厚度及减反射性能的影响,建立了可控的液相沉积SiO_2薄膜的定量方法。(2)研究了多晶硅片表面沉积二氧化硅薄膜的减反射特性。明确表明液相沉积二氧化硅薄膜在可见光区具有很好减反射性能。(3)研究优化硼酸液相沉积反应促反应剂及其临界促进特性。研究多晶硅表面硼酸促进沉积特性及其增加氟硅酸水解速度行为,提高并控制二氧化硅薄膜沉积速率,成功制备30nm以下SiO_2薄膜。研究了氟硅酸临界浓度,建立了硼酸浓度和SiO_2薄膜沉积速率定量关系,建立了以硼酸浓度调控薄膜沉积速率方法。(4)研究液相沉积SiO_2薄膜结构及性能的表征方法。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、EDS能谱、拉曼光谱和红外光谱等方法对薄膜性能进行研究,研究表明,所沉积二氧化硅薄膜具有很高的化学稳定性和在800~?C高温条件下保持其化学性质稳定的性能。对薄膜的折射率、反射率和少数载流子寿命等性能进行表征表明,所制备的SiO_2薄膜具有良好的减反射性能和表面钝化性能。(5)创制出液相沉积SiO_2薄膜及SiN/SiO_2双层膜的多晶硅太阳能电池减反射膜体系。制备了分别利用液相沉积SiO_2薄膜和SiN/SiO_2双层膜作为减反射膜的多晶硅电池,研究发现,利用SiN/SiO_2双层膜作为减反射膜的多晶电池效率最高可达16.67%,并且平均电池效率均在15%上。总之,所制备二氧化硅薄膜具有良好的减反射性能与钝化性能,而利用SiN/SiO_2双层膜作为减反射膜的多晶硅太阳能电池性能良好,具有较高的稳定性与实用性。
【图文】：

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第 2 章文献综述太阳能电池利用现状太阳能电池是利用太阳能非常重要的手段之一，具有广阔的发展前景，池生产和制造技术是目前世界各国都在大力发展的可再生能源技术之一，太阳能电池技术得到了迅猛的发展，2010 年之前的十年时间，太阳能均增长率达到了 48%，最近的 5 年时间，平均每年都会有 55.2%的增长9 年，，全世界太阳能电池的产量为 1066 万千瓦，同比增长 35%，中国大陆太阳能电池产量占据了世界总产量的 48.7%，位于世界首位，与此同时，美和日本也是世界上太阳能电池的产量大国[11]。图 2.1 为 2000 年以来全球电装机容量统计图[12]。

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第2 章文献综述阳能电池工作原理能电池是在有太阳光照射的条件下，直接将光能转化为电能的阳能电池的工作原理利用的是 p-n 节的光生伏特效应[31]。在 P面再制备一层 N 型或者 P 型半导体,形成 p-n 结[32]。当太阳光时，会产生电子-空穴对，产生的电子空穴对会向半导体两端电场的作用下，会产生光生电势，在电池的两端加上负载之后生电流产生，称为光生伏特效应,是太阳电池的工作原理[33]。电池串联或者并联在一起，就会组成大型的太阳发电装置，在就可以实现大规模的光伏发电。所以提高硅基底对太阳光的吸太阳光的反射率，是一种行之有效的提高电池效率的方法[34]。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM914.41

【参考文献】