太阳能电池窗口层纳米硅薄膜的制备及其光电性能的研究

【摘要】：太阳电池是一种新型的光电器件，人类可以通过它利用清洁的太阳能。对太阳电池材料的研究一直是许多光伏人研究的热门课题。其中对太阳能电池窗口层材料的研究也许多科研人员关注的课题之一。当前的太阳电池中常见的窗口材料有a-Si:H薄膜材料、a-SiC:H薄膜材料、a-SiO:H薄膜材料、μc-Si:H薄膜材料、μc-SiC:H薄膜材料等。它们目前都被尝试用于某种硅薄膜太阳电池，但在某些方面，比如光学带隙、透过率、电导率等性能方面都有或多或少的不足。 纳米材料作为最近二、三十年兴起的一种新型两相结构材料逐渐吸引了科研人员的目光。近几年来，纳米硅薄膜的宽带隙、高透过率、高电导率等优点已被研究人员所证实，它在太阳电池方面的应用研究也正逐渐展开。已有人将纳米硅薄膜用作太阳电池的本征层，但把它作为窗口层的研究还比较少。本文制备一系列纳米硅薄膜，并对其结构及光电性能进行了深入分析和研究，探索其作为太阳能电池窗口层的可行性，本文主要开展了一下几个方面的工作： 1.利用脉冲激光沉积系统，通过改变沉积参数，制备了一系列纳米硅薄膜。 2.通过分析样品的Raman谱、XRD谱等计算出薄膜中晶粒的大小，晶粒在薄膜中所占的体积分数。 3.根据PLD系统的沉积原理，分析了纳米硅薄膜的形成原因。 4.根据样品的透射谱得出了不同条件下制备的纳米硅薄膜的吸收情况并得到出各薄膜的光学带隙。 5.利用扫描电子显微镜和扫描探针显微镜测试样品的形貌，证实其纳米结构。 6.利用半导体测试系统、霍尔效应测试仪测试了薄膜的光电性能。 7.根据太阳电池对窗口层的要求及对实验数据的分析，找出了制备可作为太阳电池窗口层薄膜的最佳条件。 【关键词】：太阳电池窗口层 纳米硅薄膜 脉冲激光沉积 光学带隙 电导率
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-29
• 1.1 太阳能电池发展的历史背景及现状9-17
• 1.1.1 太阳能电池发展的背景9-10
• 1.1.2 太阳能的分布10
• 1.1.3 太阳能的利用10-11
• 1.1.4 国内外太阳能电池发展的状况11-13
• 1.1.5 太阳能电池的种类13-17
• 1.2 硅薄膜太阳能电池 P 型窗口层材料研究的背景17-19
• 1.2.1 硅薄膜太阳能电池的原理和结构17-18
• 1.2.2 p 型窗口层的研究意义18-19
• 1.3 P 型窗口层材料的种类与制备方法19-24
• 1.3.1 P 型窗口层材料的种类19-22
• 1.3.2 P 型窗口层的制备方法22-24
• 1.4 开题思想和本论文的主要工作24-25
• 参考文献25-29
• 2 试验方法及过程29-47
• 2.1 实验装置及原理29-34
• 2.1.1 PLD 系统装置29-30
• 2.1.2 PLD 的原理30-34
• 2.2 PLD 法沉积薄膜的特点34-35
• 2.3 试验参数对薄膜质量的影响35-37
• 2.3.1 靶材与衬底的间距35-36
• 2.3.2 衬底温度36
• 2.3.3 本底真空度及工作气压36
• 2.3.4 靶材的致密度36
• 2.3.5 脉冲激光能量36
• 2.3.6 脉冲激光重复频率36-37
• 2.3.7 沉积时间37
• 2.3.8 靶材和衬底的转速37
• 2.4 实验材料准备37-38
• 2.4.1 衬底37-38
• 2.4.2 靶材38
• 2.5 实验过程及样品制备38
• 2.6 样品的性能表征38-44
• 2.6.1 X 射线衍射（X-Ray Diffraction，XRD）谱38-39
• 2.6.2 拉曼散射光谱39-41
• 2.6.3 可见-紫外透射光谱41
• 2.6.4 扫描电子显微镜和扫描探针显微镜41-42
• 2.6.5 电导率测试42-43
• 2.6.6 霍尔效应测试43-44
• 参考文献44-47
• 3 实验结果与分析47-65
• 3.1 Raman 测试结果及分析47-49
• 3.2 XRD 谱测试结果与分析49-51
• 3.3 SEM 和 SPM 测试结果与分析51-55
• 3.4 电学性能测试结果与分析55-58
• 3.5 可见-紫外透射光谱测试结果与分析58-61
• 3.6 本章小结61-62
• 参考文献62-65
• 4 结论与展望65-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文69-70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

脉冲激光纳米薄膜制备技术    李美成,陈学康,杨建平,王菁,赵连城

第聂泊-3型爆炸喷涂设备技术性能研究    谢光荣,潘振鹏,卢国辉

对纳米硅薄膜高电导机制的探讨    何宇亮,韦亚一,余明斌,郑国珍,刘明,张蔷

纳米级掺锑SnO_2微粉的制备和性能    李青山,张金朝,宋鹂,张晓明,劳克勤

400cm~2 a-Si/a-Si 叠层太阳电池的研究    耿新华,李洪波,王宗畔,吴春亚,孙建,陆靖谷,孙仲林,徐温元

脉冲激光沉积(PLD)技术及其应用研究    高国棉,陈长乐,王永仓,陈钊,李谭

微晶硅薄膜纵向不均匀性的Raman光谱和AFM研究    张晓丹,赵颖,朱锋,魏长春,吴春亚,高艳涛,孙建,侯国付,耿新华,熊绍珍

脉冲准分子激光淀积薄膜的实验研究    刘晶儒,白婷,姚东升,李铁军,王丽戈,袁孝,王晟,叶锡生

Ar环境气压对脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒平均尺寸的影响    王英龙,周阳,褚立志,傅广生,彭英才

激光脉冲频率对纳米Si晶薄膜形貌的影响    傅广生,褚立志,周阳,闫常瑜,武德起,王英龙,彭英才

微晶硅薄膜太阳电池中孵化层研究    张晓丹;赵颖;高艳涛;朱锋;魏长春;孙建;耿新华;熊绍珍;

nc-Si∶H/c-Si量子点二极管中的共振隧穿特性分析    彭英才,刘明,余明斌,李月霞,奚中和,何宇亮

纳米硅薄膜二极管中的共振隧穿现象    何宇亮,奚中和,余明斌,李月霞,彭英才,刘明

国内纳米ATO导电粉体制备的研究现状    刘小强,杜仕国,闫军,崔海萍,程宏凯

太阳能电池及材料研究    梁宗存,沈辉,李戬洪

脉冲激光气相沉积技术现状与进展    张超,吴卫东,陈正豪,周岳亮,孙卫国,唐永建,程新路

氧化锌薄膜研究的新进展    贾晓林,张海军,谭伟

硅基薄膜太阳电池窗口材料的研究进展    汪昌州;杨仕娥;卢景霄;

非均相成核法制备ATO纳米粉末及其性能    李历历;段学臣;

利用光致等离子体声信号监测激光焊缝的熔透性    段爱琴 ,邹世坤 ,胡伦骥 ,陈彦宾

脉冲激光沉积法制备抗近红外/紫外金属氧化物纳米薄膜    朱超;官文超;龙华;曹远美;

千赫兹飞秒激光制备类金刚石薄膜    张熹;袁孝;吴婧;郭延龙;王小兵;程勇;

中国江南体育在线直播观看 发电产业的现状与前景    张耀明;

硅薄膜型太阳能电池的研究进展    何宇亮;王树娟;曹泽淳;王权;

利用光致等离子体声信号监测激光焊缝的熔透性    段爱琴;邹世坤;胡伦骥;陈彦宾;

光致等离子体光声特性及与焊缝熔透性的关系    段爱琴;胡伦骥;王亚军;

激光熔覆技术新进展    傅戈雁;石世宏;姚纯;

国内外太阳能空间结构的应用与技术探讨    罗尧治;饶力;

聚酯酰胺对纳米ATO粉体的表面改性及其应用    裴成玉;陈建定;马新胜;於定华;

非晶硅太阳电池TCO/metal复合背反射电极研究    胡志华;廖显伯;刁宏伟;夏朝凤;陈庭金;曾湘波;郝会颖;孔光临;

激光辐照拉伸纤维的形变机理及特征    李元杰

高损伤阈值介质膜层的制备及其研究    刘强

KTN薄膜制备与PLD机理研究    李智华

抗近红外/紫外辐射薄膜的研究    朱超

ZnO和ZnO/MgO复合层薄膜的PLD法制备及其特性研究    王兆阳

户用光伏建筑一体化发电系统及太阳能半导体照明技术研究    陈维

STO薄膜的非线性介电性质及其微波应用研究    何世明

配合—水热氧化法合成锑掺杂二氧化锡纳米粉末及其吸波性能的研究    江名喜

中国光伏产业发展战略研究    李晓刚

中温制备多晶硅薄膜及相关理论问题的探讨    靳瑞敏

反应热CVD法制备微晶硅锗薄膜及其太阳电池应用研究    谷士斌

纳米TiO_2薄膜结构与光电特性研究    李云

脉冲激光沉积法制备CMR薄膜及其特性研究    高国棉

CVD金刚石厚膜的加工技术研究    徐峰

CMR薄膜的制备及其Bolometer应用研究    朱绍将

STO/YBCO集成薄膜的脉冲激光沉积及性能研究    李德红

纳米锑锡氧化物（ATO）粉体的水热法制备与表征    冯博

小锥度激光打孔技术及工艺研究    董海云

新型高电导宽带隙太阳能电池宣窗口材料的研究    郭群超

镧锶钴氧薄膜的脉冲激光沉积法制备及电性能测试    李丽萍

脉冲激光沉积技术在磁性薄膜制备中的应用    邓联文,江建军,何华辉

气敏器件用SnO_2薄膜材料    张志勇,王雪文,周水仙,曹子祥

螺旋波等离子体沉积纳米硅薄膜结构特性    于威,朱海丰,王保柱,韩理,傅广生

利用脉冲激基分子激光制备大尺寸类金刚石薄膜及其均匀性分析    李铁军,刘晶儒,王丽戈,楼祺洪

准分子激光沉积(Ba_(1-x)Sr_x)TiO_3铁电薄膜    顾豪爽,杨光,王又清,朱杰

5.4TW/46fs级台式钛宝石超短超强激光系统    徐至展,L.Vigroux,F.Saviot,周建平,张正泉,王文耀,江云华,王益民,张文琦

粒子流特性对脉冲激光烧蚀淀积类金刚石薄膜的影响    姚东升,刘晶儒,俞昌旋,王丽戈,詹如娟

激光分子束外延制备高质量的YBCO超导薄膜    陈凡,吕惠宾,赵彤,王荣平,周岳亮,陈正豪,杨国桢

飞秒脉冲激光沉积Si基a轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜    周幼华;郑启光;杨光;戴能利;陆培祥;

脉冲激光沉积β-FeSi_2/Si(111)薄膜的工艺条件    周幼华;陆培祥;龙华;杨光;郑启光;

脉冲激光烧蚀法淀积非晶硅薄膜的实验研究    白婷;刘晶儒;姚东升;韦成华;王丽戈;袁孝;

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

哈博公司250兆瓦江南体育在线直播观看 项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

台联电投资100万美元在山东建太阳能电池厂    

太阳能应用 政府主导最重要    黄韬;

PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用    吴君毅;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

ZnO透明导电薄膜室温生长及其在太阳能电池中的应用    吕建国;王钰萍;黄继杰;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足江南体育在线直播观看 产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

微纳米化合物Cu-Zn-Sn-S光伏特性与新型薄膜太阳能电池的研究    陈勤妙

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

半透明聚合物太阳能电池的研究    徐洋

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

太阳能电池正面银浆的制备及其性能研究    郭桂全

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞

太阳能电池聚合物材料及DNA大分子的分子模拟    马艳红