单晶硅太阳能电池表面制绒新方法研究

摘要

单晶硅太阳能电池的表面制绒技术是现代太阳能电池制作工艺中的重要一步。通过化学腐蚀的方法在太阳能电池表面制作金字塔状的绒面结构,可以大大降低太阳能电池表面的反射率,提高光生载流子密度,从而达到提高电池能量转化效率,降低生产成本的目的。本文中首次提出的次氯酸钠溶液制绒的主要特点在于,通过制绒过程中的自氧化作用,在硅片表面形成了二氧化硅,使得表面金字塔的尺寸能够控制在1-2μm之间。通过紫外-可见分光光度计测量所得的反射率要比用常规方法所得的硅片表面反射率低。另外该项制绒技术的生成物对环境无污染,并且由于次氯酸钠的存在,可以比常规工艺减少两道工序。因此,发展该项制绒技术,对降低生产成本,提高电池效率有重要意义。本文第一章概述了开发太阳能资源的重要性及国内外的研究现状,并总结了几种常见的高效太阳能电池。最后对本文的研究意义、创新点和主要任务做了说明。本文在第二章中分别阐述了单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池的制绒原理和制绒方法。第三章详细介绍了次氯酸钠溶液绒面制备的新技术。首先简要介绍了整个实验的制备过程,并将该项制绒技术的实验结果和传统的实验结果做了比较,提出了该制绒技术的几种潜在的优势。另外我们也从制绒的化学反应原理和金字塔的成核机制对该项制绒技术做了详细的说明。在这一章中,我们还详细分析了几个重要的实验参数对制绒技术的影响,即溶液浓度、制绒时间、制绒温度、硅材料等对绒面制作的影响。最后我们针对现在实验室的研究状况提出了存在的问题及相应的解决方法。

目录

致谢

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 开发太阳能资源的重要性

1.2 太阳能电池的发展历史和现状

1.2.1 国际太阳能电池发展的历史和现状

1.2.2 我国太阳能电池的发展历史和现状

1.3 单晶硅太阳能电池的研究现状

1.4 几种常见的高效太阳能电池

1.4.1 Sun-power电池(A-300太阳电池)

1.4.2 HIT太阳能电池

1.4.3 选择性太阳能电池(SE电池)

1.4.4 激光刻槽掩埋电极太阳能电池(LGBC电池)

1.5 本文研究的意义和创新点

1.5.1 本文研究的意义

1.5.2 本研究论文的创新之处

第二章 晶体硅太阳能电池制绒的原理

2.1 太阳能电池的光谱响应曲线

2.2 单晶硅太阳能电池的绒面制作

2.2.1 单晶硅太阳能电池的制绒机理

2.2.2 单晶硅太阳能电池制绒过程的微电池理论解释

2.2.3 绒面结构在单晶硅太阳能电池中的作用

2.2.4 几种常见的单晶硅绒面的制作方法

2.3 多晶硅绒面

2.3.1 多晶硅绒面形成的机理

2.3.2 多晶硅绒面形成的电化学腐蚀机理

2.3.3 常见多晶硅太阳能电池制绒方法

第三章 单晶硅太阳能电池制绒及结果分析

3.1 绒面制备的实验过程与结果

3.1.1 绒面制备的过程

3.1.2 制绒后的硅片表面形貌和反射率

3.1.3 与常规制绒方法的比较

3.2 绒面制备的原理

3.2.1 化学反应的原理

3.2.2 二氧化硅的氧化作用

3.3 实验参数对绒面形成的影响

3.3.1 溶液浓度对金字塔成核的影响

3.3.2 反应时间对制绒的影响

3.3.3 温度对制绒的影响

3.3.4 硅片对绒面制作的影响

3.4 新的制绒技术潜在的优点

3.4.1 新的制绒技术在金字塔成核中的优势

3.4.2 新的制绒技术在金字塔生长中的优势

3.4.3 硅氯键的作用

3.4.4 其它优势

3.5 绒面制作过程中的常见问题

结论

参考文献

附录

附录1

附录2

硕士期间发表论文和申请专利