硅太阳能电池关键技术研究

【摘要】： 21世纪以来,全球范围内的传统能源迅速短缺和环境污染日益严重,这两个问题成为了制约经济发展的主要问题。太阳能作为一种清洁、无污染的新能源,早已走进了人们的视野,太阳能发电及光伏产业近来受到了人们的高度重视。 太阳能电池是利用光生伏特效应直接把太阳能转换成电能的一种器件。太阳能电池主要有块状太阳能电池和薄膜型太阳能电池两大类,其中硅太阳能电池又可分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池等。硅太阳能电池由于其转换效率比较高、性能稳定、原材料丰富等优点成为当今光伏产业中的重要支柱。 但是与传统能源水电、火电等相比,硅太阳能电池的成本还是比较高的,所以降低硅太阳能电池的成本和提高硅太阳能电池的转换效率是研究硅太阳能电池的主要出发点,要求在降低成本的同时,保持转换效率不变甚至提高,本课题的研究重点也在降低成本和提高转换效率这两个方面展开。 本课题在单晶硅太阳能电池的制作工艺中,采用LPCVD方法来生长一层纳米多晶硅薄膜,利用纳米多晶硅薄膜材料与单晶硅衬底形成异质结,将此异质结结构应用在太阳能电池上,在对制得的纳米多晶硅薄膜采用SEM、XRD、Raman、AFM进行形貌分析的基础上,得出纳米多晶硅薄膜的厚度为50nm,晶粒大小约为90nm,对研制的纳米多晶硅/单晶硅电流-电压(I-V)特性和温度特性进行测量和分析,实验结果表明该异质结具有很好的温度系数,对制备的纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池的方块电阻、少子寿命、折射率、反射率、转换效率进行了测试和分析,转换效率为13.3%。 本课题的研究表明,采用纳米多晶硅/单晶硅异质结制造太阳能电池的方法是可行的,制得的纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池具有很好的技术指标和温度特性,本文研究结果具有推广应用价值和很好的发展前景。 【关键词】：纳米多晶硅薄膜 纳米多晶硅/单晶硅 异质结 硅太阳能电池 低压化学气相淀积
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-23
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太阳能电池的分类、研究现状和发展趋势9-16
• 1.2.1 太阳能电池的分类9-15
• 1.2.2 太阳能电池的研究现状和发展趋势15-16
• 1.3 利用异质结制备太阳能电池的研究现状和发展趋势16-20
• 1.4 太阳能电池的应用20-21
• 1.5 研究本课题的意义21-22
• 1.6 本章小结22-23
• 第2章 太阳能电池理论研究23-35
• 2.1 PN 结的光生伏特效应23-28
• 2.2 异质结的能带结构和光生伏特效应28-33
• 2.2.1 理想突变异质结的能带结构28-29
• 2.2.2 异质结的光生伏特效应29-33
• 2.3 太阳常数和太阳光谱33-34
• 2.3.1 太阳常数33
• 2.3.2 太阳光谱33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池的制备35-58
• 3.1 纳米多晶硅薄膜的制备35-42
• 3.1.1 纳米多晶硅薄膜的制备方法35-39
• 3.1.2 LPCVD 方法制备纳米多晶硅薄膜的基本原理39-40
• 3.1.3 LPCVD 系统描述40-41
• 3.1.4 LPCVD 方法制备纳米多晶硅薄膜的工艺过程41-42
• 3.2 纳米多晶硅薄膜的基本特性和表征方法42-47
• 3.2.1 纳米多晶硅薄膜的基本特性42-44
• 3.2.2 纳米多晶硅薄膜的表征方法44-47
• 3.3 纳米多晶硅/单晶硅太阳能电池的制备47-57
• 3.3.1 纳米多晶硅/单晶硅太阳能电池制备的工艺过程47-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第4章 纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池实验结果与分析58-78
• 4.1 纳米多晶硅薄膜的表征与分析58-67
• 4.1.1 纳米多晶硅薄膜的SEM 分析58-59
• 4.1.2 纳米多晶硅薄膜的XRD 分析59-60
• 4.1.3 纳米多晶硅薄膜的Raman 光谱分析60-63
• 4.1.4 纳米多晶硅薄膜的AFM 分析63-67
• 4.2 纳米多晶硅/单晶硅异质结的特性测试67-70
• 4.2.1 纳米多晶硅/单晶硅异质结I-V 特性测试结果与分析67-68
• 4.2.2 纳米多晶硅/单晶硅异质结温度特性测试结果与分析68-70
• 4.3 纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池实验测试结果与分析70-77
• 4.3.1 纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池方块电阻测试结果与分析70-71
• 4.3.2 纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池少子寿命测试结果与分析71-72
• 4.3.3 纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池折射率测试结果与分析72-73
• 4.3.4 纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池反射率测试结果与分析73-75
• 4.3.5 纳米多晶硅/单晶硅异质结太阳能电池光电转换效率测试结果与分析75-77
• 4.4 本章小结77-78
• 结论78-79
• 创新之处78-79
• 参考文献79-85
• 致谢85

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