银催化腐蚀制备单晶黑硅太阳能电池及性能研究

发布时间：2017-03-25 11:08

  本文关键词：银催化腐蚀制备单晶黑硅太阳能电池及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光伏发电是在可见时代内最具实用价值的新型能源,而晶硅太阳能电池在近几十年内仍将占据光伏发电的主要市场。目前,限制光伏发电应用的主要因素为电池转化效率较低,而提升光的吸收利用是有效提升电池效率的方法之一。相对于传统晶硅电池,黑硅电池能够有效降低电池表面反射率,被业界期待成为实现高效率太阳电池的重要技术手段,在未来的产业界中具有广阔的发展前景。本论文主要围绕单晶黑硅电池进行研究,使用银催化腐蚀在金字塔绒面上生长出纳米孔状结构并制备出单晶黑硅太阳能电池,重点研究反应时间对纳米结构形貌和表面反射率的影响及电池电学性能的影响。研宄发现,反应时间延长能够增大纳米孔结构长度,导致硅片表面有效降低反射率至3%以下,但纳米孔长度的增大会导致黑硅电池表面复合加剧,降低黑硅电池的少子寿命,导致电池的开路电压和短路电流明显降低,影响电池的电学性能。针对黑硅电池表面复合的问题,本文采用NH4OH弱碱溶液对制备的纳米绒面进行表面修正。研究NH4OH溶液腐蚀对不同纳米结构的影响及对黑硅电池的电学性能的影响。研究结果表面,NH4OH溶液能够有效降低纳米绒面的表面增长比,降低纳米绒面的表面复合,从而将纳米绒面的少子寿命最高提升到42.04μs。随着NH4OH溶液腐蚀时间的增长,黑硅电池的少子寿命不断提升,使得黑硅电池的开路电压达到了金字塔电池相同的602mV,同时黑硅电池的短路电池也得到提升,但由于腐蚀后的电池表面反射率有所提升,因此在腐蚀时间为lOmin时,电池性能实现最优,电池短路电流相比于金字塔电池提升0.9mA/cm2,电池效率提升了0.3%,证明了黑硅电池在提升晶硅电池转换效率的潜力。黑硅电池虽然能够有效降低电池的表面反射率,但电池在短波段内量子效率较低,无法有效利用光能,因此本文采用熔融法生长出含Eu2+:ZnCdSx稀土半导体微晶硅酸盐化合物,并研究其发光特性,期待将其应用到产业界中。研究结果表面。通过退火时间的控制,可以很好控制半导体微晶的尺寸,调节半导体微晶的能带宽度,得到超过20%的量子发光转换效率。同时我们与光伏厂家进行合作尝试,得到有效的参数,为下一步的研究指明了方向。
【关键词】：光伏发电 黑硅 表面修正 表面复合 半导体微晶
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.2;TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 光伏的研究背景与意义10-11
• 1.2 传统晶体硅太阳电池的效率损失与改进思路11-14
• 1.3 黑硅太阳能电池发展和前景14-16
• 1.4 本论文的研究意义与组织架构16-18
• 第二章 晶硅金字塔纳米绒面电池的制备和分析18-34
• 2.1 制绒的目的和意义18
• 2.2 单晶硅制绒18-21
• 2.3 银催化腐蚀制备金字塔纳米绒面21-25
• 2.3.1 金字塔纳米绒面的制备22-23
• 2.3.2 金字塔纳米绒面的测试分析23-25
• 2.4 金字塔-纳米结构电池性能研究25-31
• 2.4.1 电池制备工艺流程25-27
• 2.4.2 金字塔-纳米结构电池性能分析27-31
• 2.5 本章小结31-34
• 第三章 金字塔纳米绒面电池的碱腐蚀修正及电池制备34-50
• 3.1 NH_4OH溶液腐蚀对不同长度纳米孔结构的影响分析34-42
• 3.1.1 实验方案34-35
• 3.1.2 结果与讨论35-42
• 3.2 NH_4OH溶液腐蚀时间对纳米绒面电池的影响42-46
• 3.2.1 NH_4OH溶液腐蚀时间对金字塔-纳米线结构表面绒面形貌的影响42-45
• 3.2.2 NH_4OH溶液腐蚀时间对金字塔-纳米线结构反射率的影响45-46
• 3.3 NH_4OH溶液腐蚀纳米绒面结构太阳能电池性能46-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 Eu~(2+)：ZnCdSx稀土半导体微晶的发光特性和应用50-58
• 4.1 Eu~(2+)：ZnCdSx稀土半导体微晶的制备及发光性质50-55
• 4.1.1 Eu~(2+)：ZnCdSx稀土半导体微晶的下转换发光原理50
• 4.1.2 Eu~(2+)：ZnCdSx稀土半导体微晶的制备50-51
• 4.1.3 Eu~(2+)：ZnCdSx稀土半导体微晶的拉曼光谱51-53
• 4.1.4 Eu~(2+)：ZnCdSx稀土半导体微晶微晶玻璃的发光特性53-55
• 4.2 Eu~(2+)：ZnCdSx稀土半导体微晶在太阳能电池组件的应用尝试55-57
• 4.3 本章总结57-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 论文工作成果总结58-59
• 5.2 未来工作展望59-60
• 参考文献60-66
• 致谢66-68
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果68

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本文编号：267094