晶硅电池表面CdS/ZnO减反射涂层的制备及性能研究

摘要

本文通过简便的化学水浴法(CBD)在晶硅电池表面合成了ZnO纳米棒阵列(ZnO NRAs)减反射涂层、CdS/ZnO纳米棒阵列(CdS/ZnO NRAs)减反射涂层。利用荧光光谱(PL)、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收反射光谱、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)以及X-射线衍射(XRD)等手段对所得涂层的结构、形貌以及光学性能等方面进行了表征。利用太阳光模拟器以及电化学工作站，测试了涂层电池的光电性能。
　　通过CBD法制备的ZnO NRAs减反射涂层，水浴温度90℃，研究了不同沉积时间10-60min对涂层形貌的影响。ZnO纳米棒直径在40-100nm，长度在370-1000nm。对于沉积30min的样品，涂层能够显著增强晶硅电池的光捕获能力，有利于提高载流子浓度，提高光电流。但当沉积延长至1h，由于电池片在溶液中浸泡时间过长，反应溶液对电池造成腐蚀，导致电池性能下降。PL光谱表明ZnO纳米棒具有显著近带边紫外发射以及黄绿缺陷发光。
　　通过CBD法制备出CdS/ZnO NRAs减反射涂层，在ZnO减反射涂层上方的CdS纳米颗粒直径范围60-70nm，复合后的涂层总厚度约450nm。通过纳米棒顶层CdS纳米颗粒的光散射作用，能够抑制ZnO纳米棒的缺陷发光。涂层能够充分利用太阳光谱高能光波区，进一步提高光电转换效率。在AM1.5G模拟器辐射条件下，CdS/ZnO NRAs涂层能有效提高晶硅电池的光电转化效率，效率值接近商业SiNx减反膜电池。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 太阳能电池发展及种类

1．2 晶硅电池

1．3 晶硅电池减反射层

1．4 选题意义及研究内容

第二章 ZnO纳米棒阵列制备及其减反射性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验设备

2．2．3 实验步骤

2．2．4 结构表征与性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 ZnO纳米棒阵列形貌

2．3．2 样品的EDS分析

2．3．3 样品的XRD分析

2．3．4 ZnO纳米棒阵列减反射层生长机理

2．3．5 样品的吸收反射光谱分析

2．3．6 样品的PL谱分析

2．3．7 电池性能测试

2．4 本章小结

第三章 CdS／ZnO纳米棒阵列制备及其减反射性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验设备

3．2．3 实验步骤

3．2．4 结构表征与性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 CdS／ZnO纳米棒阵列形貌

3．3．2 样品的EDS分析

3．3．3 样品的XRD分析

3．3．4 样品的TEM分析

3．3．5 样品的吸收反射光谱分析

3．3．6 样品的PL谱分析

3．3．7 电池性能测试

3．4 本章小结

第四章 全文总结

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果

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