晶体硅纳米模板与纳米绒面的制备

摘要

太阳能发电(光伏)是一种清洁无污染的绿色能源，同时也是太阳能发展利用的重要形式。近年来，光伏技术和产业化发展迅速，特别在我国，光伏产业规模已经跃居世界第一。但是，国内的光伏领域学术研究基础较为薄弱，阻碍了与我国光伏产业进一步发展壮大。开展这方面的研究具有重要性和必要性。
　　 晶体硅太阳电池因其具有高效，高稳定性和低成本的优势，占据了主要的光伏产品市场份额。为了进一步扩大太阳电池的应用，提高转换效率和降低成本是根本途径。降低硅片表面光发射率是提高太阳电池转换效率的重要因素，本论文正是针对这一目标，在两个方面做了系统研究。主要包括纳米模板的制备和纳米绒面的制备，经过研究后得到如下结论：
　　 1.采用提拉法，在硅片表面使用聚苯乙烯(PS)纳米球制备了均匀的纳米模板，自行设计了提拉所用的实验装置，具有方便快捷且节省材料的优点。本文使用该装置及一定浓度的PS纳米球悬浊液，在40℃，30 min和60℃，10min的条件下在抛光硅片上制备出了较为完整和均匀的单层PS纳米球模板，在化抛处理过的硅片上采用同样条件制备出了单双层混合分布的PS纳米球模板。
　　 2.在硅片表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯(PMMA/PS)共混溶液，然后选择性的去除聚苯乙烯(PS)相，制备出了较为均匀的纳米多孔聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜，使用扫描电子显微镜(SEM)表征其形貌，微孔随机分散在PMMA薄膜表面，微孔开口基本为圆形，孔径在200 nm～300 nm，分布较为均匀，使用台阶仪测得膜厚为190 nm。溶液浓度、退火温度和有机溶剂对纳米多孔膜的微结构有较大的影响，具体表现为微孔尺寸、分布、深度等方面。以上因素主要是通过对薄膜相分离过程中的溶剂挥发速率和两种组分高子链的迁移速率的影响来实现对薄膜最终结构的改变。通过适当的工艺参数调节，可以获得较为理想的纳米多孔PMMA模板。
　　 3.提出了一种新的纳米结构绒面制备方法。在超声紫外辐照条件下，利用NH4F溶液体系对硅片表面进行纳米绒面制备。在常规制备金字塔绒面结构基础上进行二次制绒，在金字塔表面形成一层微小的纳米突起结构。通过改变NH4F溶液的浓度、光强电压、反应时间等反应参数，制备出较好的二次绒面，可以减小短波区域金字塔对光的反射。该方法操作方面，稳定无毒，无金属离子参与其中，具有一定的工业应用前景。