半导体纳米材料增效晶硅太阳能电池及光电性能研究
[Abstract]:In this paper, by means of chemical bath deposition (CBD), continuous ion adsorption (SILAR) and other methods, CuO nanowire arrays, CuS nanocrystals / quantum dots and CuO/CuS composite structures are directly grown on crystal silicon wafers. The X- ray powder diffraction analyzer (XRD), field emission scanning electron microscope analyzer (FESEM), and solid ultraviolet visible near infrared diffuse. The reflection spectrum analyzer (UV-Vis), the semiconductor material minority carrier life measuring instrument, the photoelectric performance test and so on test the material's morphology, the chemical composition, the minority carrier life and the photoelectric conversion performance, and the detailed results are as follows:
CuO nanoscale arrays of different morphologies and sizes are synthesized, and they are deposited directly on the crystal silicon wafer of the.CuO nanoscale /c-Si solar cell in the 250-1250nm range. Compared with the blank crystal silicon, the strong light absorption and the low reflectivity of the c-Si solar cells are combined with the CuO nanoscale array, and the surface of the crystal silicon wafer surface to the air can be found. At the same time, the CuO nano array /c-Si structure produces optical resonance model effect, which makes the incident light multiple scattering, which greatly increases the absorption and utilization of light in the composite crystal silicon battery. At the same time, the P type CuO nanoscale arrays can form CuO nano after the crystal silicon surface. The /c-Si heterostructure of the rice array and the built in electric field will be beneficial to the effective separation of the photoelectron - hole pair, which makes the minority carrier increase from the 5.7 clam of the blank crystal silicon to the composite structure of the 15 clad.CuO nanoarray /c-Si structure, which reduces the optical loss, and increases the collection of a few carriers at the same time, which are the two aspects. The results show that the efficiency of the battery is greatly improved. The experimental results show that the short circuit current of CuO nano array /c-Si solar cells increases by 10.3% and 17.90 respectively, and the CuO nano array /c-Si solar cells will exceed the Shockley-Queisser limitation of the single heterojunction solar cells.
First, the CuS nanocrystals / quantum dots were grown on the silicon chip, and the different morphology and size were studied and discussed. First, we pretreated the silicon wafer, that is, the surface of silicon was coarsened by corrosion, and Si nanoparticles were formed on the surface of silicon. On this basis, the silicon wafer was used by continuous ion adsorption method. CuS nanocrystalline / quantum dots are deposited on the surface, and the absorption spectra show that when the CuS nanocrystalline / quantum dots grow on the surface of the silicon wafer, the absorption spectrum of the composite structure broadens obviously, and the absorption strength is increased to a certain extent. From the final results, the CuS nanocrystalline / quantum dots have the characteristics of quantum confinement. It can greatly transform the light energy into electric energy. The nano CuS has the quantum confinement effect, which makes the band gap widen. When the CuS guide band is close to the guide band of the silicon, it will be beneficial to the electron transfer between the guide bands and the result of the electron transport. And the copper sulfide itself has a high absorption coefficient, and the multiple exciton effect makes CuS QDs produce more than one photon. With heavy electron hole pair, this multiple exciton can make CuS QDs provide more electrons than silicon chips to improve the photoelectric conversion efficiency. In addition, by combining the trapping structure of the CuO nanoscale array and combining the quantum effects of the CuS nanocrystalline / quantum dots, the first Mr. CuO nanoscale on the surface of the silicon wafer is long, and then the CuS nanocrystalline / quantity is then deposited. A PN junction heterostructure is formed in series with the N type structure on the surface of the silicon wafer. This composite structure can effectively separate the electron hole pairs and reduce the binding of the photogenerated carriers. The experimental results also show that the CuO/CuS composite battery combines the advantages of their respective single-phase structural batteries, and the final battery efficiency increases from 9.39% of the original silicon to 13. .0%, a relative increase of 38%.
【学位授予单位】:上海师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4;O649.4
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本文编号:2167622
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