【摘要】：由于能源危機的加重,清潔能源受到越來越多的關注,尤其是太陽能。太陽能電池是利用光伏效應直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電子器件。薄膜太陽能電池的厚度通常為1-2μm,能有效的減少半導體材料的用量從而降低成本。與晶片基太陽能電池相比薄膜太陽能電池的光吸收效率較低,故其能量轉(zhuǎn)換效率較低。因此,發(fā)展一種能夠有效提高薄膜太陽能電池光吸收效率的技術非常重要。提高太陽能電池光吸收效率的傳統(tǒng)方法主要為表面粗化和制備抗反射膜。然而,表面粗化結(jié)構的尺寸約為10μm,無法應用于薄膜太陽能電池中；而亞微米的表面粗化能有效的提高光提取效率,但它同時也提高了少數(shù)截流子在表面和結(jié)處的再復合�？狗瓷淠ぶ荒茉黾犹囟úㄩL的光吸收效率,而且沉積SiOx和SiNx為主要成分的抗反射膜需要昂貴的設備,增加了生產(chǎn)成本。表面等離激元共振(SPRs)是由入射電磁波誘導的金屬表面電子的集體振蕩現(xiàn)象,它能顯著增強金屬納米結(jié)構附近的電場強度,提高金屬納米結(jié)構的散射截面進而增強光在太陽能電池吸收層內(nèi)的光程,增強光吸收效率。SPRs的波長和強度不僅依賴于金屬納米結(jié)構的材料,還依賴于金屬納米結(jié)構的尺寸和形貌。在本論文中,我們采用物理和化學方法制備了Ag的等離激元納米結(jié)構并應用于GaInP太陽能電池。在本論文的內(nèi)容分為四個章節(jié)。分別為第一章緒論；第二章利用濺射和光誘導方法制備Ag納米等離激元結(jié)構；第三章利用自發(fā)電流置換方法在GaInP薄膜太陽能電池表面制備Ag納米等離激元結(jié)構提高其光電轉(zhuǎn)換效率；第四章結(jié)論和展望。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下：(1)利用濺射-退火過程在GaInP薄膜太陽能電池表面直接制備Ag納米結(jié)構,通過改變?yōu)R射時間和退火溫度實現(xiàn)對Ag納米結(jié)構形貌的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)在低溫(250℃)退火條件下,濺射時間只影響Ag納米顆粒的密度,而對納米顆粒的尺寸幾乎沒有影響；而在高溫(450℃)退火條件下,可以形成尺寸較大的Ag納米顆粒,有利于增強太陽能電池的光吸收。(2)利用光誘導方法實現(xiàn)對Ag納米顆粒尺寸和形貌的調(diào)控。首先利用紫外光照將光引發(fā)劑1173光解成具有還原性的自由基,它能將溶液中的Ag+還原成Ag原子并在溶液中成核并在穩(wěn)定劑檸檬酸鈉的作用下形成尺寸為～10 nm的球形Ag納米顆粒晶種。然后利用不同波長的單或雙束LEDs光源照射Ag納米晶種溶液,誘導Ag納米顆粒的生長。實驗結(jié)果表明在入射光的的調(diào)控下球形Ag納米晶種顆�？梢赞D(zhuǎn)變?yōu)槭骟w、三角棱柱和環(huán)狀納米結(jié)構,而且溶液的顏色也會發(fā)生相應的變化。(3)通過自發(fā)電流置換反應在GaInP薄膜太陽能電池表層AlInP結(jié)構上制備Ag納米顆粒。研究結(jié)果表明當AlInP表面與濃度為10 mM的AgNO3溶液接觸時, AlInP導帶的電子會被Ag+捕獲并還原成Ag原子,在AlInP表面形成Ag納米顆粒。通過控制反應時間可以實現(xiàn)對Ag納米顆粒尺寸和密度調(diào)控。(4)研究了自發(fā)電流置換方法制備的Ag納米顆粒對GaInP薄膜太陽能電池性能的影響。實驗結(jié)果表明,GaInP薄膜太陽能電池的短路電流密度(Jsc)從14.9 mA/cm2增加到17.8 mA/cm2,增加了19.5%；功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)從15.2%增加到18.3%,增加了20.4%；而開路電壓(Voc)基本沒有發(fā)生變化。綜上所述,本論文利用濺射-退火、光誘導和自發(fā)電流置換反應分別實現(xiàn)了Ag納米等離激元結(jié)構的制備和形貌調(diào)控,并研究了Ag等離激元納米顆粒對太陽能電池性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)由于Ag納米顆粒的表面等離激元效應,可以將GalnP薄膜太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率提高20.4%。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 鄭永梅,李以柏;n-GaAs/p-GaAs/p-Ga_(1-x)Al_xAs電池短路電流密度的理論分析[J];廈門大學學報(自然科學版);1992年04期

2 孫永堂;周駿;孫鐵囤;邸明東;苑紅偉;;襯底參數(shù)及界面特性對硅異質(zhì)結(jié)電池性能的影響[J];半導體光電;2010年06期

3 于敏;韓巧淋;駱志堅;劉江;;不同造孔劑含量及電解質(zhì)體系對DSSC的影響[J];電源技術;2012年06期

4 燕子屏;蒸鍍ITO薄膜及其光電特性的研究[J];太陽能學報;1987年04期

5 王岳;吳季懷;蘭章;肖堯明;李慶北;彭福國;林建明;黃妙良;;柔性染料敏化太陽能電池多孔納米TiO_2薄膜的制備[J];科學通報;2011年16期

6 楊少鵬;韓凌潔;趙艷新;江濤;楊啟滿;李曉葦;傅廣生;;基于PCDTBT:PC_(71)BM的半透明高效聚合物太陽能電池[J];科學通報;2012年30期

7 於黃忠;彭俊彪;;溶劑及器件結(jié)構對MEH-PPV與PCBM電池性能影響[J];物理化學學報;2007年10期

8 潘康生;變壓器實發(fā)短路時線圈電動力計算[J];安慶師范學院學報(自然科學版);1996年02期

9 陳振寧;趙慨;吳曉宏;王艷萍;;染料敏化太陽能電池中凝膠電解質(zhì)的研究[J];材料科學與工藝;2011年01期

10 楊少鵬;趙艷新;韓凌潔;楊啟滿;韓理;傅廣生;;免光學間隔層的高效聚合物太陽能電池[J];光學學報;2012年05期

相關會議論文 前1條

1 康姣;胡志強;周紅茹;詹前鑫;;基于MATLAB/Simulink的DSSC模擬仿真[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第4分冊）[C];2010年

相關碩士學位論文 前9條

1 高江旭;基于低溫溶液法制備鈣鈦礦太陽能電池的研究[D];河北大學;2015年

2 張茜;等離激元納米結(jié)構的制備及在太陽能電池中的應用[D];山東大學;2015年

3 杜薇;染料敏化太陽能電池中新型三聯(lián)吡啶類釕配合物染料的理論研究與設計[D];東北師范大學;2015年

4 胡曉浩;三苯胺類染料敏化劑的合成及其性能研究[D];華東理工大學;2014年

5 陳堯;染料敏化太陽能電池陽極的制備與性能研究[D];華中科技大學;2008年

6 顏源;TiO_2光電池陽極制備及敏化工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

7 王菁;量子點敏化及磁場作用下染料敏化太陽能電池光電性能的研究[D];天津理工大學;2012年

8 毛艷霞;退火及功能層插入對P3HT：PCBM電池特性的影響[D];北京交通大學;2012年

9 邱奇;單晶硅太陽電池性能優(yōu)化計算[D];武漢工程大學;2014年

，

本文編號：2443462