本文關(guān)鍵詞：多孔硅的電化學(xué)制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在硅片表面用電化學(xué)陽極腐蝕法能形成一層海綿狀多孔結(jié)構(gòu)，即多孔硅。由于多孔硅獨特的微觀結(jié)構(gòu)與減反射特性，能降低入射光的損失，提高光的轉(zhuǎn)化效率，被作為太陽能電池的減反射膜，即多孔硅減反射膜，這種技術(shù)能媲美傳統(tǒng)的表面織構(gòu)化與沉積減反射膜，因此開展對多孔硅的研究具有重要的科學(xué)價值。 論文首先闡述了多孔硅作為太陽能電池減反射膜的研究現(xiàn)狀、現(xiàn)行制備方法以及當(dāng)前對其形成機理的不同認識。通過實驗，對不同電化學(xué)腐蝕法制備多孔硅進行了對比研究，探討了各自工藝特點和技術(shù)要素，研究了各工藝參數(shù)對電化學(xué)腐蝕法制備多孔硅形貌及性能的影響。結(jié)合掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見-近紅外光譜、電化學(xué)測試等方法對實驗結(jié)果進行了深入分析，實驗結(jié)果論述如下： 對比實驗表明，雙槽電化學(xué)腐蝕法制備的多孔硅比單槽電化學(xué)腐蝕法制備的多孔硅表面形貌更均勻、孔隙更密集、表面反射率更低。 在n型單晶硅上采用雙槽電化學(xué)腐蝕法并在適當(dāng)?shù)募夹g(shù)參數(shù)條件下能制備出表面形貌均勻、孔隙密集、表面反射率低的多孔硅。以HF/C_2H_5OH/HNO_3為腐蝕體系，溶液配比為1:2:1、溫度T=25℃，分別改變電流密度和腐蝕時間，得出以下規(guī)律：隨著電流密度的增大，孔徑逐漸增大，孔間距逐漸減小，孔隙率先增大后急劇減小，反射率先減小后急劇增大；隨著腐蝕時間的增大，多孔硅的厚度不斷增大，孔壁上的次生小孔越來越多，孔隙率先增大后減小，反射率先減小后增大，在電流密度J=30mA/cm~2、腐蝕時間t=90min時反射率最低，在波長為400~1100nm測量范圍內(nèi)，平均反射率為5.6%。 在p型單晶硅上采用雙槽電化學(xué)腐蝕法并在適當(dāng)?shù)募夹g(shù)參數(shù)條件下也能制備出表面形貌均勻、孔徑大小一致、表面反射率低的多孔硅，但平均反射率稍高。以HF/C_2H_5OH/HNO_3為腐蝕體系，溶液配比為1:2:1、溫度T=25℃，改變電流密度和腐蝕時間，得出以下規(guī)律：隨著電流密度的增大，孔徑逐漸增大，厚度先增大后減小，孔隙率先增大后急劇減小，反射率先減小后急劇增大；隨著腐蝕時間的增大多孔硅的厚度先增大后出現(xiàn)過度腐蝕而變薄，孔隙率先增大后減小，反射率先減小后增大，在電流密度J=20mA/cm~2、腐蝕時間t=90min時反射率最低，在波長為400~1100nm測量范圍內(nèi)，平均反射率為8.3%。 以HF/C_2H_5OH為腐蝕體系（溶液配比為1:1，溫度T=25℃），在p型多晶硅上制備多孔硅。考察了電流密度和腐蝕時間對多孔硅制備的影響，結(jié)果表明：在該腐蝕體系下得到的絨面形態(tài)為裂紋狀，隨著電流密度的增大，裂紋的寬度逐漸增大，裂紋的深度也逐漸增大，孔隙率逐漸增大，反射率先減小后增大；隨著腐蝕時間的增大，裂紋逐漸變寬、變深，孔隙率不斷增大，反射率先減小后增大，在電流密度J=5mA/cm~2、腐蝕時間t=60min時反射率最低，，在波長為400~1100nm測量范圍內(nèi)，平均反射率為16.2%。以HF/H2O/C_2H_5OH為腐蝕體系，以腐蝕時間、電流密度、溶液配比為因素，做正交實驗，得到該腐蝕體系下的最佳工藝為：腐蝕時間為45min、電流密度為10mA/cm~2、溶液配比為1:1:3，該工藝條件下制備的多孔硅的反射率最低，在波長為400~1100nm測量范圍內(nèi)，平均反射率為12.7%。 實驗結(jié)果表明，采用雙槽電化學(xué)腐蝕方法并控制適當(dāng)?shù)募庸?shù)在硅表面制備減反射層是一種簡便、成本低廉、效果良好且環(huán)境友好的方法。
【關(guān)鍵詞】：多孔硅 雙槽電化學(xué)腐蝕法 微觀結(jié)構(gòu) 孔隙率 反射率
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TQ127.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 多種太陽能電池減反射膜以及多孔硅減反射膜的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)16-17
• 1.4 多孔硅的減反特性17-19
• 1.5 多孔硅的制備方法19-22
• 1.5.1 電化學(xué)腐蝕法19-21
• 1.5.2 化學(xué)腐蝕法21
• 1.5.3 火花腐蝕法21-22
• 1.5.4 水熱腐蝕法22
• 1.6 多孔硅的形成機理22-23
• 1.6.1 耗盡層和場強化模型22-23
• 1.6.2 載流子擴散模型23
• 1.6.3 量子限制模型23
• 1.7 課題研究內(nèi)容及目標(biāo)23-25
• 1.7.1 研究內(nèi)容23-24
• 1.7.2 研究目標(biāo)24-25
• 第2章 實驗方法25-29
• 2.1 實驗材料及儀器設(shè)備25-26
• 2.1.1 實驗材料25-26
• 2.1.2 儀器設(shè)備26
• 2.2 多孔硅的制備工藝26-28
• 2.2.1 硅片的預(yù)處理26-27
• 2.2.2 多孔硅的制備27
• 2.2.3 多孔硅的清洗、干燥和保存27-28
• 2.3 多孔硅的測試表征28-29
• 2.3.1 表面形貌測試28
• 2.3.2 反射率測試28
• 2.3.3 電化學(xué)測試28-29
• 第3章 n 型單晶硅上多孔硅的制備研究29-46
• 3.1 前言29
• 3.2 不同制備方法對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響29-31
• 3.3 不同電解液體系對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響31-36
• 3.3.1 C_2H_5OH 對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響31-32
• 3.3.2 H2O2對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響32-34
• 3.3.3 HNO3對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響34-36
• 3.4 電流密度對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響36-39
• 3.4.1 表面形貌36-37
• 3.4.2 孔隙率37-38
• 3.4.3 反射率38-39
• 3.5 腐蝕時間對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響39-44
• 3.5.1 橫截面形貌39-41
• 3.5.2 孔隙率41-42
• 3.5.3 反射率42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 第4章 p 型單晶硅上多孔硅的制備研究46-60
• 4.1 前言46
• 4.2 不同制備方法對多孔硅微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響46-48
• 4.3 不同電解液體系對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響48-51
• 4.3.1 C_2H_5OH 對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響48-49
• 4.3.2 HNO3對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響49-51
• 4.4 電流密度對多孔硅微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響51-55
• 4.4.1 橫截面形貌51-53
• 4.4.2 孔隙率53
• 4.4.3 反射率53-55
• 4.5 腐蝕時間對多孔硅微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響55-58
• 4.5.1 表面形貌55-56
• 4.5.2 孔隙率56-57
• 4.5.3 反射率57-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 第5章 p 型多晶硅上多孔硅的制備研究60-75
• 5.1 前言60
• 5.2 不同制備方法對多孔硅微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響60-62
• 5.3 不同電解液體系對多孔硅微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響62-64
• 5.4 電流密度對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響64-67
• 5.4.1 表面形貌64-65
• 5.4.2 孔隙率65
• 5.4.3 反射率65-67
• 5.5 腐蝕時間對多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)與反射率的影響67-70
• 5.5.1 表面形貌67-68
• 5.5.2 孔隙率68
• 5.5.3 反射率68-70
• 5.6 在 HF/H2O/C_2H_5OH 體系中制備多孔硅的條件優(yōu)化70-73
• 5.7 本章小結(jié)73-75
• 第6章 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文81-82
• 致謝82-83

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：多孔硅的電化學(xué)制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：319937