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硅基太阳能电池减反射层的制备

作　者: 杨雪飞
导　师: 才庆魁
学　校: 沈阳大学
专　业: 材料加工工程
关键词: TIG焊 电弧声 PIC18F4520 LabVIEW 时域分析 频域分析
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 51次
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内容摘要


由于能源危机和环境污染等因素，人类需要开发新型能源。太阳能因取之不尽、无污染等优点成为了人们研究的热点。提高太阳能电池的光电转换效率和降低成本是太阳能电池开发的两个重点。减少受光面上入射阳光的反射率是提高太阳能光电转换效率的有效手段之一，用贵金属粒子辅助化学刻蚀硅制备减反射结构是一种降低表面反射率的重要方法。为制备高减反射的Si表面结构，本文采用化学镀和磁控溅射镀在单晶硅和硅薄膜表面沉积银粒子，在HF-H2O2-H2O刻蚀液中制备减反射结构，采用场发射扫描电镜、原子力显微镜和紫外可见分光光度计对HF和H2O2含量以及二者比例对刻蚀结构、刻蚀速度和减反性能进行了系统的研究。实验得到以下结果：采用化学镀和磁控溅射镀两种方法在硅表面沉积了银粒子，沉积的银粒子密度随着沉积时间的增加而增大。不同银粒子密度对刻蚀形貌影响很大。银粒子密度低时，刻蚀硅表面易形成无序结构；银粒子密度适中时，刻蚀硅表面易形成垂直的多孔结构；银粒子密度较高时，刻蚀硅表面则形成类纳米线结构；但银粒子密度过高时，刻蚀硅表面会形成纳米线结构。可见，可调控改变硅表面银粒子密度来控制硅刻蚀后的结构。研究了刻蚀液中HF和H2O2含量及其浓度比对单晶硅刻蚀形貌的影响。实验发现，随着H2O2含量的增加，刻蚀结构孔径增大，刻蚀速率先升高后降低；H2O2的体积为3ml时刻蚀速率最快。随着HF含量的增加，刻蚀孔径减小，刻蚀速率先升高后降低；HF的体积为7ml时刻蚀速率最快。随着摩尔比ρ=[HF]/（[HF]+[H2O2]）的增加，刻蚀速率先增加而后下降，在ρ=74.74%时刻蚀速率最大。在优化条件下获得的刻蚀结构反射率可降至2.20%。研究了硅薄膜刻蚀过程中刻蚀时间和刻蚀液浓度对刻蚀形貌和反射率的影响。随刻蚀时间的增加，硅薄膜刻蚀深度增大，孔的数量减少，孔径增大，刻蚀60s的硅薄膜对200-800nm波段光谱平均反射率为2.22%。随刻蚀液中HF和H2O2含量的增加，硅薄膜的刻蚀速率增大，孔的数量减少，孔径增大，在HF：H2O2：H2O=2.5：2.5：10中刻蚀后，硅薄膜的反射率最低，为1.73%，显示出优异的减反射性能。

全文目录


论文摘要  5-6
Abstract  6-11
1. 绪论  11-23
  1.0 引言  11
  1.1 碱性刻蚀  11-14
    1.1.1 机理  11-13
    1.1.2 溶液  13-14
  1.3 酸性刻蚀  14-15
    1.3.1 机理  14
    1.3.2 溶液  14-15
  1.4 贵金属粒子辅助刻蚀  15-17
    1.4.1 一步刻蚀法  15-16
    1.4.2 两步刻蚀法  16-17
  1.5 碱性刻蚀与贵金属粒子辅助刻蚀结合法  17-19
  1.6 贵金属辅助刻蚀与掩膜法结合法  19-21
    1.6.1 纳米球模板  19-20
    1.6.2 AAO 模板  20-21
  1.7 课题的研究目的及意义  21-23
    1.7.1 实验内容  22
    1.7.2 实验目的与意义  22-23
2. 实验方法  23-29
  2.1 硅片预处理  23
  2.2 沉积银粒子工艺  23-25
    2.2.1 化学镀银  23
    2.2.2 磁控溅射镀银  23-25
  2.3 沉积硅薄膜工艺  25
  2.4 化学刻蚀工艺  25
  2.5 形貌表征方法  25-26
    2.5.1 扫描电子显微镜  25-26
    2.5.2 原子力显微镜  26
  2.6 反射率的表征方法  26-29
3 化学镀银粒子辅助刻蚀  29-47
  3.1 引言  29
  3.2 AgNO_3浓度对银粒子形貌的影响  29-32
  3.3 银粒子密度对刻蚀形貌的影响  32-35
  3.4 刻蚀液浓度对形貌的影响  35-44
    3.4.1 H_2O_2浓度对形貌的影响  35-40
    3.4.2 HF 浓度对形貌的影响  40-43
    3.4.3 ρ值的影响  43-44
  3.5 本章小结  44-47
4 磁控溅射镀银辅助刻蚀  47-55
  4.1 引言  47
  4.2 磁控溅射镀银  47-48
  4.3 银粒子厚度对刻蚀形貌的影响  48-51
  4.4 刻蚀时间对刻蚀形貌的影响  51-53
  4.5 磁控溅射镀银辅助刻蚀硅反射率  53-54
  4.6 本章小结  54-55
5 硅薄膜银粒子辅助刻蚀  55-65
  5.1 引言  55
  5.2 硅薄膜形貌  55-57
  5.3 单晶硅与硅薄膜刻蚀形貌比较  57-58
  5.4 刻蚀时间对刻蚀形貌和反射率的影响  58-61
  5.5 刻蚀浓度对刻蚀形貌和反射率的影响  61-64
  5.6 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-71
在学期间研究成果  71-73
致谢  73-74

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 光电池 > 太阳能电池
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