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硅纳米线的制备及其在新型太阳能电池中的应用

发布时间:2018-04-16 00:04

  本文选题:金属辅助化学刻蚀 + 硅纳米线阵列 ; 参考:《华北电力大学》2015年硕士论文


【摘要】:传统硅太阳能电池较高的成本、复杂的工艺以及较低的理论极限效率制约了其发展。硅纳米线是一种一维纳米材料,其具有比体硅材料更加优异的光电性能。同时,独特的物理结构使得硅纳米线成为构建新型径向结太阳能电池的理想材料。本文以硅纳米线的制备及其在新型太阳能电池中的应用为研究对象,从材料制备、性能表征、器件工艺优化等方面展开工作,主要研究内容如下:利用金属辅助化学刻蚀原理,采用经过优化的一步法和两步法工艺技术制备出多种形貌的硅纳米线阵列。通过改变刻蚀时间、刻蚀温度、金属催化剂以及氧化剂,对硅纳米线的尺寸和形貌进行了调控并制备出独特的硅微米柱/纳米线复合结构。对有机半导体材料聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的掺杂特性进行了研究。通过掺杂纳米材料和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)对PEDOT:PSS薄膜的透光率、功函数、导电性进行了调控。通过构建硅基PEDOT:PSS太阳能电池,研究了PEDOT:PS S薄膜性能对器件的影响。结合硅纳米线阵列和PEDOT:PSS构建新型径向结太阳能电池。通过对硅纳米线阵列长度、PEDOT:PSS旋涂转速以及电池上电极结构参数等方面进行优化,硅纳米线/PEDOT:PSS径向太阳能电池性能有了明显地提高,短路电流密度提升至34.67 mA/cm2,电池效率达到了9.69%。
[Abstract]:The development of traditional silicon solar cells is restricted by their high cost, complex technology and low theoretical limit efficiency.Silicon nanowires are one-dimensional nanomaterials with better optoelectronic properties than bulk silicon materials.At the same time, the unique physical structure makes silicon nanowires an ideal material for building new radial junction solar cells.In this paper, the preparation of silicon nanowires and their applications in new solar cells are studied. The main research contents are as follows: metal assisted chemical etching principle, material preparation, performance characterization, device process optimization and so on.Silicon nanowire arrays with various morphologies were fabricated by optimized one-step and two-step techniques.The size and morphology of silicon nanowires were controlled by changing etching time, etching temperature, metal catalyst and oxidant.The doping characteristics of organic semiconductor material poly (3o 4 ethylenedioxythiophene: polystyrene sulfonate PEDOT: PSS) were studied.The transmittance, work function and conductivity of PEDOT:PSS thin films were regulated by doping nano-materials and lithium trifluoromethane sulfonimide (LiTFSI).The influence of the performance of PEDOT:PS S thin film on silicon based PEDOT:PSS solar cells was studied.A novel radial junction solar cell was constructed by combining silicon nanowire array with PEDOT:PSS.The performance of silicon nanowire / PEDOT: PSS radial solar cell has been obviously improved by optimizing the rotation speed of PEDOT: PSS spin-coating and the structure parameters of the electrode on the cell. The short-circuit current density has been raised to 34.67 Ma / cm ~ 2, and the efficiency of the cell has reached 9.69%.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;TM914.4

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