单晶硅太阳电池表面陷光微结构的制备与性能研究

摘要

晶体硅太阳电池一直占据光伏市场的主导地位，为了提高晶硅太阳电池的转换效率，在硅片表面制备各种减反射微结构以增加光吸收一直是人们研究的热点。本文围绕单晶硅表面的光吸收问题，在硅片表面分别制备了金字塔、多孔、多层多孔、多孔-金字塔和多层多孔-金字塔等不同的减反射微结构。
　　在碱溶液各向异性腐蚀单晶硅片制备绒面的过程中，固定反应温度和添加剂体积分数，重点研究了金字塔倾斜角α的大小与反射率间的关系，并分析了反应时间和NaOH溶液的浓度对表面织构的影响。结果表明，当腐蚀时间为40min，NaOH质量分数为2.5％时，在400-1100nm波长范围内，绒面平均反射率仅为10.54%。通过Origin软件对实验数据拟合，得到反射率与倾斜角度之间的拟合曲线和拟合关系方程式。
　　通过将硅片浸没在含有HF/C2H5OH溶液的反应釜中，并通入逐渐变化的电流，在硅片表面可以形成折射率渐变的多层多孔硅减反射微结构，表面孔洞直径为20-30nm，在400-1100nm波长范围内的反射率只有4.5%，利用菲涅尔公式可以很好的解释多层多孔硅极低的减反射性能。将硅片置于HF/Fe(NO3)3的混合溶液中腐蚀，在硅片表面也会得到多孔硅结构，该多孔结构是大的腐蚀凹坑中分布着许多细小的孔洞，孔洞直径在0.1-1μm，在400-1100nm波长范围内平均反射率为6%。
　　通过在HF/(FeNO3)3溶液中二次化学腐蚀，在原来的金字塔结构基础上得到多孔-金字塔结构，这种新结构在400-1000nm波长范围内的平均反射率只有10%，尤其是在短波方向上反射率降低的比例很大。通过在HF/CH3CH2OH溶液中二次电化学腐蚀，在原来金字塔结构基础上得到新型的多层多孔-金字塔结构，本文中第一次制备了这种复合结构，多层多孔-金字塔结构在200-2000nm整个测试波段范围内反射率都非常低，其在400-800nm波段范围内最低平均反射率仅为1.9%，在200-2000nm宽波段范围内，平均反射率最低也只有2.7%，多层多孔-金字塔复合结构具有优异的减反射性能。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1太阳电池的研究意义

1.2 太阳电池的研究历史和发展状况

1.3 晶体硅太阳电池器件及工作原理

1.4 晶体硅太阳电池制绒

1.5 本文研究目的和研究内容

第二章 材料的制备与表征

2.1 主要实验原料和实验设备

2.2 制备方法

2.3 性能表征仪器及方法

第三章 金字塔结构的制备和性能研究

3.1 引言

3.2 绒面制备方法

3.3 金字塔绒面的基本性质

3.4 影响金字塔形貌因素

3.5金字塔倾斜角α与反射率R的拟合关系

3.6 本章小结

第四章 多孔硅陷光微结构的制备与性能研究

4.1 引言

4.2 电化学腐蚀法制备多孔硅

4.3 化学腐蚀法制备多孔硅

4.4 本章小结

第五章 复合减反射微结构的制备与性能研究

5.1 引言

5.2 多孔-金字塔复合结构

5.3 多层多孔-金字塔复合结构

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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