本文關(guān)鍵詞：硅與砷化鎵表面納米結(jié)構(gòu)的制備和性能的研究

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【摘要】：作為解決能源問(wèn)題最有潛力的選項(xiàng)之一,太陽(yáng)能電池大致分為三代:第一代是晶體太陽(yáng)能電池,主要包括單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池和化合物砷化鎵太陽(yáng)能電池;第二代是薄膜太陽(yáng)能電池,主要包括硅基薄膜太陽(yáng)能電池、IIIV族化合物薄膜太陽(yáng)能電池和燃料敏化太陽(yáng)能電池等;第三代是高效率太陽(yáng)能電池,主要包括疊層太陽(yáng)能電池、雜質(zhì)帶和中間帶太陽(yáng)能電池、量子阱(點(diǎn))太陽(yáng)能電池和納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池等�？紤]到太陽(yáng)能電池工藝成熟度和成本問(wèn)題,在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),利用第三代技術(shù)提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率,包括光的吸收效率,是一個(gè)比較重要的課題。提高太陽(yáng)能電池光吸收的方法一般包括在電池表面制絨、形成納米結(jié)構(gòu)和引進(jìn)金屬納米顆粒。本研究的目的是研究納米結(jié)構(gòu)和納米金球?qū)枧c砷化鎵太陽(yáng)能電池光吸收的影響。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1.在硅和砷化鎵基片表面濺射納米級(jí)別厚度的金薄膜,再利用快速退火技術(shù)使納米金薄膜凝結(jié)成納米金球。這部分研究了濺射時(shí)間、退火時(shí)間、退火溫度對(duì)納米金球形貌、尺寸、分布的影響。當(dāng)退火溫度為400°C(對(duì)于硅)或500°C(對(duì)于砷化鎵),退火時(shí)間為30 s時(shí),能得到比較規(guī)則且均勻分布的納米金球。2.采用納米金球作掩模,使用銀薄膜作為催化劑,利用金屬輔助化學(xué)刻蝕(MAC)技術(shù)在硅片表面刻蝕出納米孔洞。這部分研究了不同刻蝕條件對(duì)納米孔洞形貌和尺寸的影響。當(dāng)刻蝕溶液HF:H2O2:H2O=4:3:43(摩爾比)、銀薄膜厚度為22 nm、刻蝕時(shí)間為2 min時(shí),形成的硅納米孔洞具有最規(guī)則的形貌。3.使用納米金球作為催化劑,借助MAC刻蝕技術(shù)在砷化鎵片表面制備納米結(jié)構(gòu)。當(dāng)配方為HF:H2O2:EtOH=30:1:15(摩爾比)刻蝕5 7 min,能得到平滑的納米倒金字塔結(jié)構(gòu)和納米半球空腔。4.利用有限差分(FDTD)軟件仿真計(jì)算出納米半球空腔和納米金球?qū)杵蜕榛壠馕盏挠绊?并研究了兩者的協(xié)同效應(yīng)。仿真表明協(xié)同增強(qiáng)光吸收主要發(fā)生在400 nm到550 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。5.在砷化鎵太陽(yáng)能電池上用“沸騰沉積”的方法添加納米金球并測(cè)試其光伏特性和量子效率。使用半徑為10 nm的金球使砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換率提高15.4%。仿真和實(shí)驗(yàn)一致證明了納米金球的增強(qiáng)作用。通過(guò)FDTD仿真發(fā)現(xiàn),團(tuán)聚是不利于增強(qiáng)光吸收的。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4;TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1266793