量子点光波转换层在硅基太阳能电池上的应用

摘要

晶体硅太阳能电池是应用最广泛的一种半导体光电转换器件,提高光电转换效率一直是人们追求的目标。然而晶体硅太阳能电池器件结构的优化和减反射膜技术已经发展较成熟,进一步通过它们提高光电转换效率的空间不是太大,因此我们需要进一步发展其它的相关技术。太阳光是连续的光谱,其分布范围以从零点几微米的紫外光到数微米的红外光为主。硅的能隙为1.12eV,晶体硅太阳能电池主要吸收400nm到900nm左右的光,对400nm以下的光(紫光和紫外光)有很低的量子效率,因此造成400nm以下太阳光能的很大损失。如果想要进一步提高太阳能的利用率,增加太阳能电池的光电转换效率,有必要充分利用这部分的太阳光能。
　　 纳米微粒特别是量子点材料是当前光电材料与器件的研究热点,许多纳米材料在紫光或紫外光激发下可以发出波长在500nm-700nm范围内的可见光,而晶体硅太阳能电池对这部分光有较高的量子效率。如果将此类纳米材料应用到太阳能电池中,便可研制出高质量的太阳能电池光波转换材料,从而提高太阳能电池的光电转换效率。
　　 本论文主要研究内容以下:
　　 第一章介绍了太阳能电池的研究背景、工作原理以及各种新技术应用于太阳能电池效率的提高等。
　　 第二章介绍了以正硅酸乙酯,无水乙醇,盐酸为原料通过溶胶-凝胶法制备多孔二氧化硅薄膜。通过优化不同实验条件制备了性能较好的二氧化硅薄膜并测试了对应的太阳能电池效率。
　　 第三章介绍了采用化学水浴法制备不同发光特性的CdS量子点纳米材料。研究了不同反应温度和不同稳定剂对量子点紫光可见吸收光谱和荧光发射光谱的影响。实现了可控制备CdS量子点材料。
　　 第四章在前面优化多孔二氧化硅和CdS量子点制备工艺的基础上,制备了CdS量子点光波转换层,并应用到硅太阳能电池封装玻璃表面进行效率测试。得到了性能较好的量子点光波转换材料。