發(fā)布時(shí)間：2017-08-27 22:15

  本文關(guān)鍵詞：晶硅太陽能電池前柵線電極金屬化的研究

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【摘要】：晶硅太陽能電池由于其能量轉(zhuǎn)換效率高是目前市場占有率最高的太陽能電池。如何提高晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)降低其生產(chǎn)成本是工業(yè)界面臨的最大難題。晶硅太陽能電池片的生產(chǎn)成本主要有三部分：鋁背電極,晶體硅和銀前柵線電極,其中銀電極占整片電池成本的10%-20%。為了降低生產(chǎn)成本,導(dǎo)電性能好、價(jià)格便宜的金屬銅被作為晶硅太陽能電池前柵線電極材料。 我們實(shí)驗(yàn)室前期提出了世界上首次采用無激光開槽的全光誘導(dǎo)直接電鍍銅前柵線電極技術(shù),實(shí)現(xiàn)晶硅太陽能電池前柵線電極的金屬化。而這項(xiàng)工作最重要的部分就是直接在晶硅太陽能電池中用光誘導(dǎo)電化學(xué)沉積均勻覆蓋的金屬,形成銅電極的擴(kuò)散阻擋層和附著層。其中最關(guān)鍵的問題：怎樣在半導(dǎo)體上直接形成均勻覆蓋的金屬層?光誘導(dǎo)電鍍有哪些因素影響? 在晶硅太陽能電池上直接光誘導(dǎo)沉積金屬,存在著半導(dǎo)體與溶液界面的問題,特別是溶液的平衡電勢和半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)的相對(duì)位置。除此之外,由于銅原子很容易擴(kuò)散到硅中,在PN結(jié)內(nèi)形成復(fù)合中心,降低了晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命。為了解決這個(gè)問題,還需要在硅和銅電極之間增加一層擴(kuò)散阻擋層材料。因此在晶硅太陽能電池上直接沉積的金屬將起到擴(kuò)散阻擋和增強(qiáng)附著力的作用。而鈷由于在硅中擴(kuò)散速率低,通過快速退火處理可以與硅形成較好的歐姆接觸而選擇作為電鍍銅電極的種子層和阻擋銅原子擴(kuò)散的阻擋層材料。 本論文主要通過研究光誘導(dǎo)電鍍直接在半成品的晶硅太陽能電池上直接沉積的機(jī)制,從而形成均勻覆蓋的金屬。通過分析半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)和金屬離子的平衡電勢的關(guān)系結(jié)合伏安線性掃描、電化學(xué)阻抗譜和鍍液對(duì)光譜的吸收,得到了影響光誘導(dǎo)電鍍的因素。并且通過結(jié)構(gòu)和形貌表征(SEM、XRD),證實(shí)可以得到均勻致密的鈷、鎳、鋅、鉍鍍層,并且鈷鍍層與硅襯底的接觸十分緊密。 為了進(jìn)一步驗(yàn)證鈷可以和硅形成很好的歐姆接觸且能增強(qiáng)銅的附著力,本論文在得到均勻覆蓋的鈷之后,進(jìn)行退火處理形成歐姆接觸,然后再沉積一層銅。鈷和硅通過快速退火后,由Ⅰ-Ⅴ曲線可以看出形成了歐姆接觸,同時(shí)通過調(diào)控退火溫度可以得到均勻致密、導(dǎo)電性好的鈷硅化物CoSi2o在沒有激光開槽、光刻的條件下,僅依靠具有柵線形狀的擋光板在3cm*3cm的晶硅太陽能電池襯底上得到了15根寬度為1mm的鈷柵線,通過快速退火處理并電鍍銅電極。最終得到了Si/CoSi2/Co/Cu結(jié)構(gòu)的新型前柵線電極結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步驗(yàn)證了全光誘導(dǎo)直接電鍍銅前柵線電極技術(shù)。 本論文的工作將推動(dòng)晶硅太陽能電池全光誘導(dǎo)直接電鍍銅前柵線電極技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)一步降低晶硅太陽能電池的生產(chǎn)成本。
【關(guān)鍵詞】：晶硅太陽能電池 光誘導(dǎo)電鍍 歐姆接觸層 電化學(xué) 半導(dǎo)體器件
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 晶硅太陽能電池概述9-12
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 發(fā)展歷程11-12
• 1.2 晶硅太陽能電池的工作原理及其分類12-14
• 1.2.1 晶硅太陽能電池的基本工作原理12-13
• 1.2.2 晶硅太陽能電池的分類13-14
• 1.3 晶硅太陽能電池前柵線電極的制備14-19
• 1.3.1 絲網(wǎng)印刷銀前柵線電極14-15
• 1.3.2 移印前柵線電極15-16
• 1.3.3 噴墨打印前柵線電極16-17
• 1.3.4 光誘導(dǎo)電鍍前柵線電極17-19
• 1.4 新型雙層前柵線電極結(jié)構(gòu)19
• 1.5 晶硅太陽能電池的表征19-21
• 1.5.1 電學(xué)性能的表征19-21
• 1.5.2 力學(xué)性能的表征21
• 1.6 本論文的工作重點(diǎn)及意義21-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)原理及表征方法22-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備22-25
• 2.1.1 半成品晶硅太陽能電池22-23
• 2.1.2 主要化學(xué)試劑23-24
• 2.1.3 主要制備儀器及表征設(shè)備24-25
• 2.2 在半成品晶硅太陽能電池表面光誘導(dǎo)電鍍25-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置25
• 2.2.2 襯底的預(yù)處理25-26
• 2.2.3 光誘導(dǎo)電鍍?cè)?/span>26-27
• 2.2.4 恒流電鍍?cè)?/span>27-29
• 2.2.5 脈沖電鍍?cè)?/span>29-30
• 2.3 鍍層金屬的物理表征方法30-31
• 2.3.1 X-射線衍射(XRD)30
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)30-31
• 2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)31
• 2.3.4 光吸收31
• 2.4 鍍層金屬的電化學(xué)表征方法31-34
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置31-32
• 2.4.2 循環(huán)伏安法(CV)32-33
• 2.4.3 交流阻抗譜測試(EIS)33-34
• 2.5 鍍層金屬的電學(xué)表征34-35
• 2.5.1 不同金屬光誘導(dǎo)電鍍速率34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 光誘導(dǎo)電鍍不同金屬及表征36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 不同鍍液與襯底接觸時(shí)的界面表征36-43
• 3.2.1 CV特性39-40
• 3.2.2 鍍液對(duì)光譜的吸收特性40-42
• 3.2.3 EIS特性42-43
• 3.3 光誘導(dǎo)電鍍43-46
• 3.3.1 光誘導(dǎo)電鍍不同金屬43-46
• 3.4 鍍層的基本表征46-49
• 3.4.1 XRD物相分析46
• 3.4.2 SEM形貌分析46-48
• 3.4.3 TEM截面分析48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 CoSi_2/Co/Cu前柵線電極的制備及性能測試50-61
• 41 引言50
• 4.2 制備歐姆接觸層50-53
• 4.2.1 歐姆接觸測試50-51
• 4.2.2 光誘導(dǎo)電鍍鈷柵線51-53
• 4.3 歐姆接觸層的表征53-56
• 4.3.1 快速退火處理53-54
• 4.3.2 XRD物相分析54-55
• 4.3.3 SEM形貌分析55-56
• 4.4 電鍍銅前柵線電極56-58
• 4.4.1 在銀柵線上恒流電鍍銅電極56-57
• 4.4.2 在歐姆接觸層上脈沖電鍍銅電極57-58
• 4.5 電池性能測試及優(yōu)化58-59
• 4.6 前柵線電極的物理性能研究59-60
• 4.6.1 前柵線電極附著力的研究59-60
• 4.7 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-71
• 攻讀碩士期間參與的課題、取得的成果及獎(jiǎng)勵(lì)71-73
• 參與導(dǎo)師的研究課題71
• 碩士期間的成果71-73
• 已發(fā)表的文章71
• 審稿中的文章71-72
• 已申請(qǐng)的專利72
• 獲獎(jiǎng)情況72-73
• 致謝73

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 廖乃鏝;龍飛;羅春林;雷仁方;李貝;李仁豪;;減少硅片濕法清洗工藝鐵離子沾污研究[J];半導(dǎo)體光電;2011年04期

2 羅俊一,沈益軍,李剛,劉培東,張錦心,包宗明,黃宜平;表面光電壓法研究拋光硅片制造中鐵沾污的來源[J];材料科學(xué)與工程;2001年01期

3 莫燁強(qiáng);羅建成;;光誘導(dǎo)沉積技術(shù)的發(fā)展及其在光伏工業(yè)中的應(yīng)用[J];電鍍與涂飾;2012年04期

4 廖乃鏝;林海青;向華兵;李貝;李仁豪;;表面光電壓法研究氧化工藝鐵離子沾污[J];半導(dǎo)體光電;2013年04期

5 吉川;張光超;徐進(jìn);;Influence of co-precipitation of copper and nickel on the formation of a denuded zone in Czochralski silicon[J];Journal of Semiconductors;2013年10期

6 岳文瑾;聶光軍;;量子點(diǎn)在聚合物太陽電池中的應(yīng)用[J];半導(dǎo)體光電;2013年05期

7 王瑾;溫廷敦;許麗萍;王志斌;樊彩霞;;太陽能光伏電池的發(fā)展趨勢及產(chǎn)業(yè)化[J];安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年05期

8 宋登元;鄭小強(qiáng);;高效率晶體硅太陽電池研究及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展[J];半導(dǎo)體技術(shù);2013年11期

9 李靜;王建軍;陳貴鋒;;新型納米太陽電池研究進(jìn)展[J];電源技術(shù);2013年08期

10 Liwei Wang;Feiyao Qing;Yeping Sun;Xiaoyu Li;Haiqiao Wang;;Synthesis and Photovoltaic Properties of Poly(5,6-bis(octyloxy)-4,7- di(thiophen-2-yl)benzo-[c][1,2,5]-thiadiazole-9,9-dioctylfuorene)[J];Journal of Materials Science & Technology;2013年12期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 曹鏞;吳宏濱;黃飛;陳軍武;;聚合物異質(zhì)結(jié)太陽電池-進(jìn)展與展望(摘要)[A];“廣東省光學(xué)學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)交流大會(huì)”暨“粵港臺(tái)光學(xué)界產(chǎn)學(xué)研合作交流大會(huì)”會(huì)議手冊(cè)論文集[C];2013年

2 李衛(wèi)東;丁鈞;孫樵;;幾種常見風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的對(duì)比分析[A];中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)《風(fēng)能產(chǎn)業(yè)》（2013年第8期）[C];2013年

3 黃紅艷;傅妮娜;劉書利;李勸;趙保敏;黃維;;基于S-和N-雜環(huán)小分子材料的合成、表征[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第16分會(huì)：π-共軛材料[C];2014年

4 陳立桅;;能源納米器件中的材料與界面研究[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第37分會(huì)：能源納米科學(xué)與技術(shù)[C];2014年

5 孔朝志;付小林;馮永剛;;基于MATLAB的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制算法的研究[A];中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)《風(fēng)能產(chǎn)業(yè)》（2014年第10期)[C];2014年

6 路勝利;胡桂林;李國能;張邦虎;;原位電化學(xué)聚合雜化太陽能電池光伏性能研究[A];能源高效清潔利用及新能源技術(shù)——2012動(dòng)力工程青年學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2013年

7 陳立桅;;能源納米器件中的材料和界面研究[A];第十三屆固態(tài)化學(xué)與無機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梅向陽;真空定向凝固法去除硅中金屬雜質(zhì)和晶體生長控制的研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

2 李幼真;納米Ta基阻擋層的制備及性能研究[D];中南大學(xué);2011年

3 席珍強(qiáng);晶體硅中過渡族金屬的沉淀規(guī)律[D];浙江大學(xué);2003年

4 江素華;等離子體浸沒注入對(duì)Ta薄膜的改性及Cu/Ta-X/SiO_2體系失效機(jī)理研究[D];復(fù)旦大學(xué);2005年

5 陳君;鑄造多晶硅晶界電學(xué)特性的EBIC研究[D];浙江大學(xué);2005年

6 朱鑫;摻鍺直拉硅中的雜質(zhì)缺陷及其光伏應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2008年

7 曹博;銅硅體系的擴(kuò)散和界面反應(yīng)[D];蘭州大學(xué);2008年

8 袁斌霞;硫化鐵系光電材料的綠色合成工藝及應(yīng)用研究[D];華東理工大學(xué);2013年

9 申小娟;基于硅納米線陣列的有機(jī)/無機(jī)雜化光伏電池的制備及性能表征研究[D];蘇州大學(xué);2013年

10 張付特;有機(jī)—無機(jī)雜化光伏電池中的界面效應(yīng)及調(diào)控研究[D];蘇州大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林麗霞;直拉單晶硅的內(nèi)吸雜效應(yīng)及銅沉淀行為[D];浙江大學(xué);2011年

2 李莉莉;八面體中3d~5離子g因子和超精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的理論研究[D];電子科技大學(xué);2011年

3 張思華;擴(kuò)散激活能的尺寸效應(yīng)[D];吉林大學(xué);2004年

4 吳冬冬;快速熱處理下單晶硅中過渡族金屬行為的研究[D];浙江大學(xué);2005年

5 賈艷輝;Cu/Si（100）體系的擴(kuò)散和界面反應(yīng)[D];蘭州大學(xué);2009年

6 孫世海;定向凝固提純多晶硅研究[D];大連理工大學(xué);2010年

7 徐濤;直拉硅單晶中空洞型缺陷的擇優(yōu)腐蝕[D];浙江大學(xué);2013年

8 寧婕妤;鎳/銅基薄膜的可控制備和應(yīng)用研究[D];北京交通大學(xué);2013年

9 賀強(qiáng);背面拋光及鈍化多晶硅太陽能電池研究[D];北京交通大學(xué);2013年

10 孫士洋;太陽能電池前電極的制備及表征[D];成都理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：746102