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金属/氧化物多层膜及新型光伏材料的研究

作　者: 张力
导　师: 薛钰芝
学　校: 大连交通大学
专　业: 材料学
关键词: 光伏电池超晶格多层膜量子阱负阻特性
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 446次
引　用: 3次
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内容摘要

综观全球，由工业化造成的能源短缺，温室效应和环境污染已经成为三个全球性难题。发展新能源已经成为可持续发展战略的重要组成部分，太阳能取之不尽，用之不竭。专家分析预测，到本世纪的二、三十年代，太阳能发电成本有可能降低到与常规电价相竞争的水平，一个广泛利用太阳能和可再生能源的新时代正在来临。至今为止，太阳电池的发展经历了三个阶段：第一代光伏电池，即晶体硅光伏电池。第二代光伏电池(薄膜型)是在80年代末到90年代初开发，并取得了令人瞩目的成绩。第三代光伏电池突破了第一、二代的基本原理。运用低维纳米微结构材料，超晶格、多层膜，及量子阱、量子线、量子点的特殊性能，以及半导体的杂质工程和能带工程，人工制作出高效、低价、实用的光伏材料及器件。本文在第一、二代太阳电池方面的工作：1．对单体太阳电池的基本特性进行了研究。采用独自设计电路测量太阳电池的伏安特性。根据测定的伏安曲线可以求出太阳电池的开路电压、短路电流、转化效率和填充因子等参数；2．阅读了大量非晶硅太阳电池方面的文献，对非晶太阳电池的生产工艺及国内外发展现状有了深入的了解，并在《太阳能》杂志上发表了文章；3．本文提出小型太阳电池发电系统的设计方案，并计算、制造了可用于太阳能与建筑物一体化的光伏器件。本文针对于第三代太阳电池相关的超晶格、多层膜进行了研究：1．通过优化工艺参数，采用热氧化法和自然氧化法制备了金属Cr、Al、Si的金属／金属氧化物／金属三层、多层膜量子阱结构；2．采用称重法检测了薄膜的厚度；3．对多层膜的电阻特性进行了研究，在常温和低温(77K)下发现了类似的负阻特性；4．采用SEM观察了多层膜的表面形貌和截面，并用能谱分析了多层膜的成分；5．使用扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌。

全文目录

第一章绪论  8-15
  1.1 光伏技术的意义及国内外现状  8-12
    1.1.1 引言  8
    1.1.2 国内外发展现状  8-12
  1.2 本课题的提出及研究的目的  12-14
    1.2.1 目前太阳电池发展的主要问题  12-13
    1.2.2 本论文的背景  13
    1.2.3 论文的工作构思及主要工作任务  13-14
  1.3 本章小结  14-15
第二章太阳电池的工作原理及光伏发电系统  15-27
  2.1 太阳电池的工作原理及主要工艺参数  15-17
    2.1.1 太阳电池的工作原理  15
    2.1.2 太阳电池的主要特性和参数  15-17
  2.2 太阳电池发展的三个阶段  17-20
    2.2.1 第一代光伏电池  17-18
    2.2.2 第二代光伏电池  18-19
    2.2.3 第三代光伏电池  19-20
  2.3 小型光伏发电系统构成  20-26
    2.3.1 概述  20-22
    2.3.2 系统外形设计  22
    2.3.3 系统电源装置供电电路  22-23
    2.3.4 系统电源装置设计  23-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章薄膜的制备及检测技术  27-41
  3.1 薄膜沉积技术  27-32
    3.1.1 真空镀膜方法  27-29
    3.1.2 溅射镀膜方法  29-30
    3.1.3 离子镀膜方法  30
    3.1.4 化学气相沉积法(CVD)镀膜  30-31
    3.1.5 溶液镀膜方法  31-32
  3.2 薄膜的形核与生长  32-34
  3.3 薄膜的检测  34-37
    3.3.1 膜厚的检测  34-36
    3.3.2 薄膜表面检测技术  36-37
  3.3 多层膜和超晶格  37-40
    3.3.1 多层膜  37-38
    3.3.2 量子阱和超晶格  38-39
    3.3.3 多层膜在光伏电池中的应用  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章单体太阳电池及小型光伏系统的检测  41-53
  4.1 实验条件、材料和装置  41-43
    4.1.1 实验条件和实验材料  41
    4.1.2 实验装置  41-43
  4.2 单体太阳电池的检测的结果与分析  43-48
    4.2.1 单晶硅太阳电池的表面形貌、I-V性能测试及温度特性  43-45
    4.2.2 非晶硅太阳电池的I-V性能测试及温度响应  45-48
  4.3 小型光伏发电系统制备和检测  48-50
    4.3.1 小型光伏系统的制作过程  48
    4.3.2 小型光伏系统的I-V特性的检测与分析  48-50
  4.4 结果与讨论  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章多层膜的制备与检测  53-79
  5.1 实验仪器与设备  53-59
    5.1.1 薄膜的制取设备  53-54
    5.1.2 检测设备及相关原理  54-57
    5.1.3 薄膜试样的制取  57-59
  5.2 多层膜的检测  59-78
    5.2.1 电性能检测  60-68
    5.2.2 扫描电子显微镜(SEM)分析  68-71
    5.2.3 扫描隧道显微镜(STM)分析  71-73
    5.2.4 原子力显微镜(AFM)分析  73-78
  5.3 本章小结  78-79
第六章结论与展望  79-80
参考文献  80-84
攻读学位期间发表的论文目录  84-85
致谢  85

金属/氧化物多层膜及新型光伏材料的研究

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