晶硅太阳能电池正面电极石墨烯改性无铅玻璃粉的制备及性能研究

发布时间：2020-11-12 01:10

　　 目前,能源成为人类生存和发展必不可少的重要物质条件,然而,传统能源使用受限,近年来,晶体硅太阳电池以其光电转换效率高、量产可靠等优点,成为一种极具发展前景的可再生清洁能源。本论文研究了正面银浆料中无铅玻璃粉以及石墨烯掺杂无铅玻璃粉的制备,并通过一系列的测试手段对材料进行表征,总结对太阳能电池片电性能的影响。采用熔融淬火法制备了三种不同B_2O_3/SiO_2质量分数比(10/4,6/8,和2/12)的Bi-Te-B-Si-P-O无铅玻璃粉。在高速多功能粉碎机中粉碎75min,得到最小的粒径分布(D_(90)=3.40μm)。通过用X-射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和热分析仪器(TG/DSC)分别对玻璃粉进行了表征,研究了B_2O_3/SiO_2比值对玻璃粉转变温度(T_g)的影响,其T_g分别为311℃、347℃和366℃。玻璃粉的T_g是决定玻璃行为的最重要的性能之一。将购买的晶型银粉、制备的玻璃粉和有机载体充分混合,在三辊机上扎浆制备太阳能电池银浆料。然后探究了玻璃粉的相变温度对太阳能电池前银电极接触界面的微观结构、硅基底上银晶的分布和电性能的影响。结果表明,当玻璃粉的相变温度为347℃时,所对应的电池具有最低的串联电阻(0.0017Ω)和更高的光电转换效率(18.260%)。采用水热还原法制备了石墨烯及石墨烯掺杂的无铅玻璃粉。使用不同的还原剂还原氧化石墨烯时,一缩二乙二醇作为还原剂性能最佳,石墨烯很均一地掺杂到玻璃粉中。分析讨论了GO和无铅玻璃粉的质量比对前电极正银栅线表面形貌和横截面形貌的影响、探讨了对银栅线与硅基底拉力大小的影响及对电性能大小的影响。结果表明,当氧化石墨烯与无铅玻璃粉的质量比为0.05时,银栅线的表面是最致密且平整的,银栅线与硅基底的拉力是最大的,所对应电池片的电性能也是最优的,能够明显降低电池的串联电阻和提高电池的光电转化效率。
【学位单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM914.4
【部分图文】：

图 1.1 能源发展趋势阳能电池发展及分类伏的起源可以追溯到 1830s，人们对“光伏效应”的宏观认识是从 Schottky论开始的，然而，美国贝尔的科研人员首次发明的 p-n 结太阳能电池为人明了方向[7]，贝尔团队经过一年的创新研究，一路攻坚克难，单晶硅材料现光伏现象到电池的效率提高到了 6%[8,9]，这是伟大性的突破，这将意味走进我们的生活且悄无声息。阳能电池按照其体系分为不同的类别：硅太阳能电池、化合物薄膜太阳能合物太阳能电池[10,11]，在多元化的太阳能电池中，晶硅太阳能电池由于材便于工业化生产占据光伏市场 90%的以上的比例，在整个光伏界处于主导成为了光伏界太阳能电池的领头。硅太阳能电池

图 1.2 晶硅太阳能电池的结构图太阳能电池的工作原理导体指的是没有元素掺杂的半导体。本征半导体中的载流子少，的应用中要对本征半导体进行掺杂，形成不同的半导体，即 n 型.3 (a)所示，在本征半导体硅基底中掺入杂质元素 P，由于硅原子，P 的最外层有 5 个价电子，其中 4 个价电子与硅元素最外层的会剩余 1 个多余的价电子，这个多余的价电子只要有足够的能量于在掺入 P 元素时，是多电子的，因此电子是多数载流子，通常掺杂到本征半导体时，就会形成 n 型半导体。

第一章 绪论3背面印刷有背银栅线及铝背场，经过高温烧结，电极就会与硅片形成良好的欧姆接触。图 1.2 晶硅太阳能电池的结构图1.3.2 晶硅太阳能电池的工作原理本征半导体指的是没有元素掺杂的半导体。本征半导体中的载流子少，导电性能差，因此在实际的应用中要对本征半导体进行掺杂，形成不同的半导体，即 n 型和 p 型半导体[18]。如图 1.3 (a)所示，在本征半导体硅基底中掺入杂质元素 P，由于硅原子的最外层有4 个价电子，P 的最外层有 5 个价电子，其中 4 个价电子与硅元素最外层的价电子形成共价键，就会剩余 1 个多余的价电子，这个多余的价电子只要有足够的能量就会变为自由电子，由于在掺入 P 元素时
【参考文献】

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本文编号：2880018