湿法腐蚀结合ZnO纳米棒作为硅基太阳能电池减反膜的研究

【摘要】：太阳能电池是一种能有效的把光能转化为电能为人们利用的设备。提高太阳能电池光电转换效率无疑成为当前的热门研究之一,具有重要意义。而提高太阳能电池表面对光的吸收是其中的一个关键技术。表面减反层是一种具有良好的减少全波段光的反射,提高光吸收的有效手法。 本文利用折射率渐进型减反层来减小硅表面的反射率。我们通过水热法在硅表面生长ZnO纳米棒薄膜来减少硅片表面对光的反射,提高对光的吸收。我们先通过FDTD模拟来确定合适的纳米棒形貌,然后通过改变生长条件来控制纳米棒形貌,从而达到最好的抗反射效果。我们成功地把无任何处理的抛光硅片表面的反射率从35%左右减少到略低于10%。 我们又利用四甲基氢氧化铵(Tetramethyl Ammonium Hydroxide TMAH)湿法腐蚀在硅表面腐蚀出金字塔结构,使反射率下降到7%以下。然后再在腐蚀后的硅片表面生长ZnO纳米棒,使反射率进一步下降到了3%左右。此工艺简易高效,低成本,重复性好,有望得到应用。 我们在太阳能电池表面生长ZnO纳米棒,并通过标准测试发现,太阳能电池的转换效率从10.8%提高到14.1%,提高了约原来的30%,短路电流,开路电压,填充因子等其他重要参数也有提高。 【关键词】：太阳能电池 转换效率 减反层 ZnO纳米棒 TMAH湿法腐蚀
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 绪论7-29
• 1.1 引言7-9
• 1.2 减反层类型9-12
• 1.2.1 折射率渐进型减反层9-10
• 1.2.2 多叠层干涉型减反层10-12
• 1.3 自下而上方法制备减反层12-16
• 1.3.1 溶液法12-14
• 1.3.2 物理汽相淀积法14-15
• 1.3.3 化学气相沉积法15-16
• 1.4 自上而下方法制备减反层16-21
• 1.4.1 湿法刻蚀16-18
• 1.4.2 干法刻蚀18-19
• 1.4.3 纳米压印19-21
• 1.5 氧化锌纳米棒薄膜减反层21-23
• 1.6 太阳能电池的分类23-26
• 1.6.1 硅太阳能电池23-24
• 1.6.2 无机化合物电池24
• 1.6.3 有机聚合物太阳能电池24-25
• 1.6.4 有机薄膜太阳能电池25
• 1.6.5 染料敏化太阳能电池25-26
• 1.7 太阳能电池工作原理26-28
• 1.8 本课题研究意义28
• 1.9 论文结构28-29
• 第二章 水热法生长ZnO纳米棒及其测试表征以及形貌的FDTD模拟29-43
• 2.1 引言29-30
• 2.2 ZnO纳米棒形貌对反射率影响的FDTD模拟30-34
• 2.3 水热法生长ZnO纳米棒34-41
• 2.3.1 硅衬底的清洗34-35
• 2.3.2 溶胶凝胶法生长ZnO籽晶层35-36
• 2.3.3 ZnO纳米棒的生长及其测试表征36-41
• 2.4 小结41-43
• 第三章 太阳能电池表面生长ZnO纳米棒及性能测试43-54
• 3.1 引言43
• 3.2 太阳能电池的基本特性43-44
• 3.3 影响单晶硅太阳电池转换效率的因素44-46
• 3.4 太阳能电池的测试46-47
• 3.4.1 几个描述光的物理概念46
• 3.4.2 光谱分布46-47
• 3.4.3 太阳模拟器47
• 3.5 太阳能电池表面进行ZnO纳米棒生长及前后测试对比47-50
• 3.6 反应离子刻蚀对ZnO纳米棒薄膜处理50-53
• 3.7 小结53-54
• 第四章 湿法腐蚀单晶硅结合ZnO纳米棒减反层研究54-62
• 4.1 引言54
• 4.2 TMAH湿法腐蚀原理及特性54-56
• 4.3 TMAH湿法腐蚀结合ZnO纳米棒减反层56-61
• 4.4 小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 全文总结62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文71-72
• 附录：单晶硅太阳能电池片制作流程72-78

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

TMAH单晶硅腐蚀特性研究    邓俊泳,冯勇建

提高多晶Si薄膜太阳电池转换效率的途径    彭英才;姚国晓;马蕾;王侠;

染料敏化太阳能电池的研究进展    梅翠玉;王小平;王丽军;刘欣欣;李怀辉;梁鹏飞;卢炎聪;

有机薄膜太阳能电池发展探究    邢晓坤;

含IPA的TMAH溶液对湿法腐蚀硅倒金字塔阵列微观形貌演化的研究    肖婷;刘波;王新练;王春芬;任丁;

溶胶-凝胶法制备c轴取向生长ZnO薄膜    肖宗湖;张萌;

四甲基氢氧化铵应用于单晶硅高效制绒    吴文娟;张松;张立元;覃榆森;季静佳;顾晓峰;李果华;

基于无机化合物类的薄膜太阳能电池材料的研究    王鹏飞;

染料敏化太阳能电池光阳极及其敏化研究进展    王青;夏咏梅;何祖明;李新丽;乜伟;徐莺歌;

单晶硅制绒中影响金字塔结构因素的分析    李海玲;赵雷;刁宏伟;周春兰;王文静;

单晶硅表面金字塔大小及分布对少子寿命的影响    潘盛;冯仕猛;

硅的凸角补偿尺寸及腐蚀中避免削角的新方法    张丹,郑志霞,冯勇建

陷阱分布模型对非晶Si太阳电池性能的影响    吴正军;顾晓峰;

选择性发射极参数对太阳电池光电特性的影响    吴正军;梁海莲;顾晓峰;

TMAH腐蚀液制作硅微结构的研究    张建辉;李伟东;万红;吴学忠;

MEMS器件各向异性腐蚀过程中的Al连线保护    李昕,朱长纯,赵红坡,韩建强

以PVA为溶剂ZnO薄膜的液相法制备及其机理研究    岳美琼;魏贤华;张磊;

准单晶硅技术研究进展    苏柳;郝秋艳;解新建;刘彩池;刘晓兵;

一种薄膜太阳能电池的制备及参数测定    杜亮;苏蓓蓓;虞晨超;

单晶硅表面微结构调节技术的改进    单以洪;冯仕猛;王坤霞;田嘉彤;徐华天;周玲;杨树泉;鞠雪梅;

金属离子掺杂的ZnO第一性原理计算及透明导电薄膜制备研究    谭红琳

聚偏氟乙烯基微孔—凝胶聚合物电解质的制备及其在DSSC中的应用研究    杨艳

硅纳米线的机电特性研究    闫社平

硅基8×8MEMS光开关阵列关键技术的研究    贾翠萍

基于场效应管检测的新型纳机电谐振器基础研究    王慧泉

大面积高分辨率数字X射线探测器关键技术的研究    赵志刚

二氧化钛纳米片基染料敏化太阳能电池的制备    范佳杰

新型共轭聚合物的设计、合成及光电性能研究    曹康丽

新型给体—受体共轭聚合物的设计、合成及其有机光伏太阳能电池性能研究    胡超

PPV衍生物/ZnO复合体系及其光电性能研究    张小舟

聚合物PMMA电喷雾芯片制作工艺研究    邹海波

染料敏化太阳能电池电极改性研究    石德晖

含8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及其光伏性能    肖丽芬

TiO_2纳米材料制备及光催化水解制氢研究    胡蕊

微晶硅薄膜的制备及其特性研究    刘奇明

单晶硅高效制绒方法的研究    吴文娟

五水四甲基氢氧化铵结晶水的脱除及其相关溶解度的测定    蒲彦锋

D-π-A型聚合金属配合物光敏染料的合成及光伏性能    修倩

ZnO/BaTiO_3异质结的液相法（CSD）制备及其电性能研究    岳美琼

CuInS_2半导体纳米晶的热溶剂合成及其薄膜制备    迟方园

制绒Si片清洗工艺的研究    王淑珍;乔琦;陈肖静;王永谦;朱拓;张光春;施正荣;李果华;

电化学清洗在太阳能电池制绒前的应用    王志华;刘玉岭;张建新;

四甲基氢氧化铵:异丙醇:水系统对硅的各向异性腐蚀    马青华,鲍敏杭,沈绍群,胡澄宇

薄膜太阳能电池的研究进展    章诗;王小平;王丽军;朱玉传;林石裕;顾应展;田健健;周成琳;

热处理温度对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜晶体结构和发光特性的影响    胡界博;王晓娟;娄辉;陈海涛;张伟风;

晶硅太阳电池工业生产中制绒工艺与设备设计要点    于静;王宇;耿魁伟;

染料敏化La~(3+)掺杂的TiO_2纳米多孔膜光电化学    张莉,任焱杰,蔡生民

羟基自由基特性及其化学反应    邓淑芳,白敏冬,白希尧,刘兴旺

染料敏化纳米TiO_2薄膜太阳能电池的研究进展    田成邦;刘妍;毕文英;陈伟敬;

纳米尺度TiO_2/聚吡咯多孔膜电极光电化学研究    柳闽生,杨迈之,郝彦忠,余赪,蔡生民,李永舫

ZnO纳米晶体的同轴送氧激光制备及其特性    鲁金忠;张永康;周骏;孔德军;任旭东;葛涛;

ZnO纳米四脚状阵列电极染料敏化太阳能电池    冯跃军;庞起;何军;梁春杰;周立亚;

Zn基ZnO纳米棒阵列的制备和发光特性    王金芳;孙晓燕;刘长友;介万奇;

Zn纳米粒子/ZnO纳米棒的光催化降解特性    洪勇;王树林;李来强;徐波;韩光强;

ZnO纳米棒阵列膜的制备及其光电化学性能研究    王海锋;王树林;蹇敦亮;陈海燕;丁浩冉;

滚筒刷状ZnO纳米结构宏观体的制备及表征    许玉娥;杜甲印;

ZnO纳米棒阵列的可控生长与表征    魏琳;张光华;李康;焦军;陈延学;

多孔ZnO纳米片的制备及气敏性能研究    巩飞龙;张永辉;肖元化;卢灵珍;张爱勤;李峰;

水热法可控合成ZnO纳米棒及其光催化性能研究    卢红霞;於秀君;韩艳丽;范冰冰;

电化学方法制备ZnO纳米颗粒掺杂类金刚石薄膜及其场发射性能研究    张培增;李瑞山;谢二庆;杨华;王璇;王涛;冯有才;

ZnO纳米球制备染料敏化太阳能电池电极的研究    武丽慧;张永哲;韩立中;康翠萍;谢二庆;

维度变化导致ZnO纳米带出现金属性    王秀军;陈冠华;

低温湿化学法制备ZnO纳米棒阵列膜    王玉新;李新勇;

ZnO纳米晶的拉曼光谱    吴尝;朱克荣;周广东;

种子层对染料敏化ZnO纳米棒光伏电池性能的影响    王明军;方国家;艾磊;刘逆霜;高慧敏;赵兴中;

丝网印刷ZnO纳米锥场发射特性研究    于灵敏;朱长纯;

ZnO纳米碟的发光与Raman光谱图像    徐春祥;朱光平;J.Kasim;李欣;陈瑞添;杨仪;申泽骧;孙小卫;

单一前驱体溶剂热法制备花样ZnO纳米结构    孔林;王亮;杨家祥;许献云;周虹屏;吴杰颖;田玉鹏;

ZnO纳米棒阵列/CdS纳米晶复合结构的制备及其光电性质    韩啸;程轲;张电波;师清;戴树玺;杜祖亮;

特殊ZnO纳米结构的自组装合成与表征    黄在银;谭学才;袁爱群;吴健;周泽广;

ZnO纳米粒子的制备及其表面光电特性的研究    林艳红

SiO_2包埋的ZnO纳米粒子的制备及其结构和光学特性研究    刘玉学

掺杂ZnO（ZYO，ZMEO）和ZnO纳米复合材料（MgO/ZnO，Ag/ZNTs）的光学性能研究    高铭

ZnO纳米结构的制备、表征及其光学性质研究    范东华

ZnO纳米结构形态调控与表面光电性能研究    杨峰

ZnO纳米晶的修饰、自组装及光学性质研究    董林

零维Ge和一维ZnO纳米结构与器件    万青

ZnO纳米薄膜和纳米棒的制备及其掺杂改性研究    Musbah Hamed Babikier Elmahi

金属/ZnO纳米复合结构化学气相法制备和物性研究    李志

垂直ZnO纳米棒阵列的水溶液法可控生长及N掺杂ZnO薄膜的电学机制研究    李庆伟

ZnO纳米棒阵列制备及染料敏化太阳能电池研究    张晓楠

一维有序ZnO纳米棒阵列薄膜的制备及应用    刘然

一维ZnO纳米结构的光电特性及表面改性研究    王恬

ZnO纳米结构的制备及其发光特性研究    孙伟

ZnO纳米片网络结构和Ge纳米棒阵列的制备及其气敏和场发射性能研究    赵青

可控合成Mg掺杂ZnO纳米晶的化学动力学研究    张娜

基于ZnO纳米结构电阻式紫外探测器的研究    陈超

湿法腐蚀结合ZnO纳米棒作为硅基太阳能电池减反膜的研究    王韬

本征及In掺杂ZnO纳米结构的光电性能与应用    刘如喜