太阳能电池多晶硅复合绒面的制备及其润湿性研究

发布时间：2017-04-20 14:06

  本文关键词：太阳能电池多晶硅复合绒面的制备及其润湿性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黑硅是一种具有纳米陷光结构、在可见光范围内具有极低反射率的新型材料。近年来,黑硅减反特性的利用受到了国内外晶硅太阳能电池行业科研人员的普遍关注和研究。在众多黑硅纳米结构的制备方法中,金属辅助化学刻蚀法因所需设备简单、成本低、更容易工业化生产等优点,而备受青睐。本论文采用金属辅助化学刻蚀法,在多晶硅片传统酸制绒绒面上形成纳米结构,获得了微米-纳米复合绒面,并对其减反射性能、光电性能及表面润湿性能进行了研究。本文利用一步法和两步法Ag辅助化学刻蚀在RENA制绒多晶硅片上制备了纳米绒面,显著降低了多晶硅片表面反射率。其中两步法制绒得到的微米-纳米复合绒面反射率可低至5%以下。利用四甲基氢氧化铵(TMAH)对微米-纳米绒面进行修正刻蚀。随修蚀时间的增加,表面缺陷减少,但硅片表面反射率增加。经优化,获得了平均光电转换效率比对比片高0.21%的多晶硅电池片。本文利用混合酸(HNO3-HF溶液)对微米-纳米绒面进行修正刻蚀,发现硅片表面纳米孔经相互合并最终形成亚微米孔,同时由于水平与硅基体方向的修蚀速度大于垂直基体方向的修蚀速度,小孔的深径比不断减小,最终形成大而浅的孔。在等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)镀膜前,在硅片表面采用臭氧钝化制备Si02层,形成Si-SiO2-SiNx结构,有效提高了电池片的转换效率。改变制结磷扩散工艺,控制方阻在90/□时,电池转换效率较好。经优化,最终获得的复合绒面电池片平均光电转换效率比对比片稳定提升0.36%。本文针对上述实验中修蚀带来的绒面亚微米孔深径比减小问题,从表面溶液腐蚀基础问题出发,表征了硅片表面润湿性,研究了硅片表面结构以及晶粒晶向对其润湿性的影响,探讨了绒面微米-纳米底部、顶部等部位的刻蚀行为。采用表面活性剂对硅片表面润湿性进行改进,以控制硅片的腐蚀行为,获得所期的绒面结构。研究发现,硅片表面绒面结构尺寸越小,其表面水接触角越大。不同晶粒由于表面能不同,而表现出不同的水接触角。H2O2-HF溶液和TMAH溶液刻蚀硅片时,硅片表面容易滞留气泡。利用非离子型表面活性剂(吐温系列)改善了硅片与水之间的润湿性。在AgNO3-HF溶液中加入Tween-80后,制得了表面深孔较多的微米-亚微米复合绒面。
【关键词】：多晶硅太阳能电池 金属辅助化学刻蚀 微米-纳米复合绒面 反射率 光电转换效率 润湿性
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 黑硅的简介11-14
• 1.2 太阳能电池简介14-17
• 1.3 表面润湿性简介17-19
• 1.4 本文的研究内容19-20
• 第2章 实验及表征20-23
• 2.1 主要实验原料与设备20-21
• 2.2 实验方法21-23
• 第3章 多晶硅纳米绒面制备及性能研究23-35
• 3.1 纳米绒面制备及其光电性能研究23-30
• 3.2 TMAH修正刻蚀纳米绒面及其电池性能的研究30-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 混合酸修正刻蚀纳米绒面及电池制备工艺优化35-47
• 4.1 混合酸修正刻蚀纳米绒面35-39
• 4.2 微米-亚微米复合绒面电性能研究及优化39-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 硅片表面润湿性研究47-63
• 5.1 硅片表面水的润湿性研究47-54
• 5.2 硅片表面刻蚀液的润湿性研究54-57
• 5.3 表面活性剂对硅片表面润湿性的影响57-61
• 5.4 本章小结61-63
• 第6章 结论和展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 创新点64
• 6.3 不足和展望64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况71

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