硅基薄膜太阳电池用周期性电极的研究

发布时间：2017-06-23 18:12

  本文关键词：硅基薄膜太阳电池用周期性电极的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在硅基薄膜太阳电池中,不论是NIP结构的太阳电池还是PIN结构的太阳电池,高效陷光结构对于提高其性能都是非常重要的。陷光结构不仅可提高光的散射,增加光的光程,使太阳电池转换效率得到提升；还可明显减少入射光的干涉现象,增加太阳电池对太阳光的响应。周期性陷光结构具有重复性好,便于模拟和改变结构等优点。为研究出性能良好的适合PIN型薄膜太阳电池的周期性透明导电前电极和适合NIP型薄膜太阳电池的周期性背反射电极,本文对周期性透明导电前电极和周期性背反射电极的制备方法以及影响其光电性能的因素做了详细的研究,具体研究内容和结果如下：(1)本文中采用类桑拿的方法制备周期性单层六方密排的聚苯乙烯(PS)微球。利用水蒸气的水浴作用,将PS微球组装成单层六方密排的结构。(2)为获得具有周期性陷光结构的透明导电前电极,本文提出一种新的制备方法,即基于PS微球为模板法,反应离子刻蚀来改变微球之间的距离,磁控溅射在PS微球上沉积ZnO薄膜,再使用超声去除PS微球,最后再次沉积一层ZnO薄膜,来保证良好的电学性能,这样就成功制备了周期性透明导电前电极。并对影响周期性透明导电前电极性能的第一层ZnO材料、PS微球的直径、PS微球的刻蚀时间、第一层ZnO的厚度等多种因素做了详细的研究。最后,为验证周期性透明导电前电极良好的光电性能,将制备的周期性透明导电前电极应用到PIN型微晶硅薄膜太阳电池中,得到效率达8.33%的微晶硅电池,其短路电流密度为25.9 mA/cm2。(3)PS微球为模板法同样适用于制备具有周期性陷光结构的背反射电极,在经过反应离子刻蚀后的PS微球上使用磁控溅射的方法沉积一层Ag薄膜,再使用超声去除PS微球,最后再次沉积一层Ag薄膜,来保证高的反射性,这样就成功制备了周期性背反射电极。并对影响周期性背反射电极性能的PS微球的刻蚀时间、第一层Ag的厚度PS微球的直径等多种因素做了详细的研究。最后,为验证周期性背反射电极良好的散射能力,将制备的周期性背反射电极应用到NIP型微晶硅薄膜太阳电池中,得到效率达8.56%微晶硅电池,其短路电流密度达24.05 mA/cm2,填充因子为70.57%。
【关键词】：类桑拿 聚苯乙烯微球 周期性透明导电前电极 周期性背反射电极
【学位授予单位】：南开大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 第一节 课题来源10
• 第二节 研究背景10-12
• 第三节 周期性陷光结构的研究现状12-16
• 1.3.1 光刻腐蚀玻璃法12-14
• 1.3.2 SiO_2微球模板反应离子刻蚀法14
• 1.3.3 激光干涉制纹法14-15
• 1.3.4 多孔阳极氧化铝法15-16
• 第四节 研究内容和研究目标16
• 第五节 论文的组织结构16-18
• 第二章 周期性陷光结构的制备与表征方法18-26
• 第一节 周期性排列聚苯乙烯(PS)微球的制备方法18-19
• 第二节 磁控溅射技术19-20
• 第三节 薄膜及电池特性的表征方法20-25
• 2.3.1 薄膜厚度测试21
• 2.3.2 原子力显微镜测试21-22
• 2.3.3 扫描电子显微镜22
• 2.3.4 光学性能测试22-23
• 2.3.5 电池J-V特性测试23-24
• 2.3.6 量子效率(QE)测试24-25
• 第四节 本章小结25-26
• 第三章 周期性透明导电前电极制备及其性能的研究26-50
• 第一节 引言26-27
• 第二节 周期性透明导电前电极的制备27-28
• 第三节 ZnO材料对周期性透明导电前电极性能的影响28-31
• 第四节 PS微球的直径对周期性透明导电前电极性能的影响31-34
• 第五节 PS微球的刻蚀时间对周期性透明导电前电极性能的影响34-41
• 第六节 第一层ZnO的厚度对周期性透明导电前电极性能的影响41-46
• 第七节 周期性透明导电前电极在微晶硅薄膜太阳电池中的应用46-48
• 第八节 本章小结48-50
• 第四章 周期性背反射电极制备及性能的研究50-68
• 第一节 引言50
• 第二节 周期性背反射电极的制备50-51
• 第三节 PS微球刻蚀时间对周期性背反射电极性能的影响51-56
• 第四节 第一层Ag薄膜厚度对周期性背反射电极性能的影响56-59
• 第五节 PS微球的直径对周期性背反射电极性能的影响59-62
• 第六节 周期性背反射电极在微晶硅薄膜太阳电池中的应用62-66
• 第七节 本章小结66-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 第一节 本文主要工作及结果68-69
• 5.1.1 类桑拿法制备单层六方密排PS微球68
• 5.1.2 周期性透明导电前电极的制备及性能的研究68
• 5.1.3 周期性背反射电极的制备及性能的研究68-69
• 第二节 展望69-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 个人简历76
• 在学期间发表的学术论文情况76

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