發(fā)布時間：2020-12-22 08:12

　　目前晶體硅電池約占全球光伏總產量的90%,在實際應用中晶體硅電池的光電轉換率有待進一步提高。提高晶體硅電池光電轉換效率的關鍵在于如何減少電池表面反射損失和增強光生伏特效應。目前主要通過在晶體硅電池表面制備光功能織構或復合光功能織構膜這兩種基本途徑來提高晶體硅電池的吸光率。在晶體硅電池表面直接制備光功能織構能有效降低其表面反射損失,同時也會增加晶體硅表面缺陷密度,削弱其光生伏特效應;且晶體硅電池表面柵線電極會帶來遮光損失,限制其吸光率的提高。在表面缺陷較少的光面晶體硅電池表面復合光功能織構膜可有效提高其吸光率,本文提出將表面帶有微米尺度棱錐陣列的陷光織構膜與光生伏特效應較高的光面晶體硅電池復合,從而提高光面晶體硅電池整體光電轉換效率。本文主要從以下幾個方面展開研究:(1)綜合分析晶體硅電池現(xiàn)有光功能織構制備方法對其光電特性的不良影響,提出在光面晶體硅電池表面復合帶有微米織構的陷光膜構成一種新型的復合結構電池�；趲缀喂鈱W理論分析表面帶有棱錐陣列的陷光織構膜內外表面光線傳播過程及其陷光機理,并探究絨面晶體硅電池與復合結構電池的減反特性差異及優(yōu)缺點。(2)建立陷光單元外表面反射損失與內表面折... 

【文章來源】：集美大學福建省

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

晶體硅物理

集美大學碩士學位論文復合光功能織構膜晶體硅電池光學特性研究3多晶硅體內晶胞在空間方位上無規(guī)則排列，晶體呈各向同性的特點，使用酸法刻蝕可在多晶硅表面得到隨機分布的圓形絨面織構[30]，如圖1-2(a)所示[31]；②由于單晶硅內晶體排布具有各向異性，導致單晶硅在堿性溶液中晶體取向為(111)方向的蝕刻深度最小，經堿法刻蝕后的單晶硅表面會形成隨機分布的“金字塔”織構，如圖1-2(b)所示[32]。在目前工藝條件下，使用含有氫氟酸與硝酸(HF/HNO3)的溶液對多晶硅表面進行同向性刻蝕是工業(yè)生產中的普遍選擇[30]，但多晶硅電池經酸法刻蝕后的表面反射率以及最終轉換效率均低于應用堿法刻蝕的單晶硅電池[33,34]，因此單晶硅電池獲得了更廣泛的應用。單晶硅在堿法蝕刻過程中最常見的試劑是氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)，單晶硅表面最終形成的“金字塔”織構尺寸以及均勻性與溶液濃度和反應時間顯著相關[35]。由于單晶硅蝕刻過程在水溶液中進行，反應過程中形成的氣泡會阻礙堿性離子與硅原子間發(fā)生化學反應，導致單晶硅表面形成的“金字塔”織構均勻性降低[36]。為在單晶硅表面獲得減反效果更好的均勻織構，可在KOH或NaOH的水溶液中添加不直接參與反應的活性劑異丙醇(IPA)去除硅表面氣泡以控制刻蝕速率，可得到較為理想的表面織構[32]；在反應過程中提供連續(xù)性攪拌或者超聲震動也可達到去除氣泡的效果，最終可得到更為均勻的“金字塔”織構[37]；使用兼容性較好的四甲基氫氧化銨(TMAH)替代傳統(tǒng)KOH或NaOH試劑也可獲得較好刻蝕效果，正逐漸廣泛應用于對單晶硅的紋理刻蝕[38,39]。(a)多晶硅表面隨機絨面織構[31]；(b)單晶硅表面隨機金字塔織構[32]；圖1-2晶體硅化學刻蝕制備光功能織構1.3晶體硅表面織構化缺陷晶體硅表面直接制備光功能織構可取?

集美大學碩士學位論文復合光功能織構膜晶體硅電池光學特性研究4的應力集中效應將導致晶格位錯缺陷加劇[42,43]；③晶體硅表面織構會增大電池表面電極的接觸電阻，導致電池光生電流強度降低；④化學刻蝕后的晶體硅表面存在離子污染，會降低晶體硅電池內少數(shù)載流子壽命[41]；⑤硅晶格的連續(xù)性在光功能織構中被破壞，會暴露出不飽和的懸空鍵，導致晶體硅電池內部的載流子復合幾率上升[44]。Cousins[45]等對受熱過程中晶體硅表面微結構體積膨脹進行研究，發(fā)現(xiàn)高溫下“金字塔”塔尖和塔頂會產生明顯的應力集中現(xiàn)象，如圖1-3所示。Cabrera[46]等人發(fā)現(xiàn)“金字塔”織構的存在會導致印刷電極與晶體硅表面的不良接觸，降低電極對光生電流的收集效率；Khanna[47]等人研究后發(fā)現(xiàn)，印刷銀漿會在晶體硅表面織構上空間分布不均，如圖1-4所示，“金字塔”織構平均分布高度過大會明顯增加電極與晶體硅的接觸電阻。研究表明晶體硅表面織構化帶來的缺陷會制約晶體硅電池最終光電轉換效率的提高。圖1-3織構在高溫下的應力集中效應[45]圖1-4“金字塔”織構引起銀漿分布不均[47]為降低晶體硅電池表面光功能織構對其光電轉換能力的削弱，國內外學者開展了大量相關研究。Mueller[48]等在晶體硅表面沉積等離子薄膜層，這些等離子可以飽和界面上的懸掛鍵，達到減少表面缺陷，降低表面復合速率的目的。徐嶺茂[49]等人研究了單晶硅片在高溫熱處理中的滑移行為，發(fā)現(xiàn)對單晶硅采用快速熱處理可使晶格位錯發(fā)生滑移，減少晶格位錯缺陷；Python[50]等發(fā)現(xiàn)隨著“金字塔”織構頂端曲率半徑的增加或底部夾角的減小，晶體硅電池缺陷密度會降低，開路電壓和填充因子會升高；Edwards等[51]發(fā)現(xiàn)對單晶硅表面織構使用化學試劑進行適當拋光可提高絨面晶體硅電池光生伏特效應

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：2931437