文献综述 硅基异质结太阳电池的研究

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1、华南理工大学本科毕业设计文献综述硅基异质结太阳电池的研究班级_______09级信息工程2班__姓名___________胡思凯_________学号_________200931281039_____指导教师________耿魁伟____________作为一种取之不尽的清洁能源,太阳能的开发利用引起人类的极大关注[13]。目前,大规模商业化太阳能电池仍以硅太阳能电池为主,正开发的有GaAs[4]、GaN[5]、CdS[6]、铜铟硒[7]和ZnO[810]等新型材料太阳能电池。其中,GaAs和

2、GaN太阳能电池虽在空间应用中比硅太阳能电池更有优势,但属于!族化合物,挥发性强、工艺复杂,制备成本高;CdS和铜铟硒对人类具有一定的毒副作用,不符合绿色环保能源发展的要求。氧化锌（ZnO）由于其优越的物理特性，如具有较大的禁带宽度（室温，~3.37eV）和激子束缚能（~60mV），而且热稳定性好、抗氧化性能优越，已经成为一种极具发展前景的II–VI族半导体材料，其在光电子应用领域也已经引起了广泛关注。关于硅基ZnO薄膜的生长及发光性质已有广泛的研究,但对于P型硅纳米线（SiNWs）为衬底上制备Z

3、nO异质结太阳能电池的研究尚不成熟。硅纳米线是新型的一维纳米材料(SiNWs),由于其自身所特有的光学、电学性质和半导体所具有的特殊性质已越来越引起纳米科技界的广泛关注。通过最近几年的研究表明,SiNWs料具有很强的广谱光吸收特性和室温下的可见光发光特性。因此，对一维纳米材料形貌的控制、生长机理的探索以及各种性能的测量与改进,是人们研究的重点。一.目前，化学腐蚀法和化学气象沉积（cvd）已经成为制备SiNWs主要的2种技术。此次毕业设计打算以这两种不同的方法制备SiNWs，比较两种方法的优劣。1.化

4、学腐蚀法,HF溶液4.6mol／L,AgNO3溶液0.02mol/L,腐蚀温度50℃,腐蚀时间30min时制备出的大面积阵列一维SiNWs。2.用SiH4做反应气体，H2作载气，在氢的辉光放电中淀积SiNWs，反应室预真空约1.33Pa,沉积温度为380度。利用sem电镜观察生长结构，X射线衍射仪（XRD）观察X射线衍射谱，生长取向，紫外—红外分光光度仪测量pl特性。二.分别以两种方法制成的SiNWs为衬底，利用金属锌的真空蒸镀制备ZnO/SiNWs，控制沉积厚度分别为30,40,50,60nm.然

5、后放在氧化条件下进行退火处理，在气氛炉中氧化2小时,控制退火温度分别为600，700，800，900度观察发光特性。利用sem电镜观察生长结构，X射线衍射仪（XRD）观察X射线衍射谱，生长取向。在其测试环境为室温,测试光源为模拟太阳光AM1.5(100mW/cm2)的标准辐照的条件下，测量I/V特性。华东师范大学博士学位论文双旋转靶共溅法制备和研究掺铝氧化锌薄膜及其在硅薄膜太阳能电池中的应用姓名：朱红兵申请学位级别：博士专业：纳米物理学指导教师：黄素梅JürgenHüpkes20100501摘要本论

6、文对应用于硅基薄膜太阳能电池中的掺铝氧化锌薄膜（ＺｎＯ：ＡＩ）进行了系统地研究。在本论文中ＺｎＯ：ＡＩ薄膜主要采用非反应磁控溅射方法和双旋转陶瓷靶（ＺｎＯ：Ａ１２０３－－９９．５：０．５ｗｔ％）以及采用反应磁控溅射方法和双旋转金属靶（Ｚｎ：Ａ１－－－９９．５：０．５ｗｔ％）Ｎ备而得。用于掺铝氧化锌薄膜制备的玻璃衬底尺寸可以达到３０ｅｍｘ３０ｇｉｎ。由于在溅射过程中管状陶瓷靶以及金属靶始终保持旋转，因此这两种溅射沉积方法极大地提高溅射靶材的利用率从而有效地降低生产成本。此外，高速溅射沉积薄膜也是本论文

7、研究的一个重要的目标和方向。作为一种重要的并具有极大发展潜力的透明导电材料，ＺｎＯ：Ａ１薄膜的光学电学属性是本论文的研究重点。在本论文中，制备的ＺｎＯ：ＡＩ薄膜主要目标是应用于硅基薄膜太阳能电池中，作电池的前电极，因此对其初始和刻蚀后的薄膜表面形貌也进行了深入地考虑和研究。对于采用中频电源激发从旋转陶瓷靶材中磁控溅射制备ＺｎＯ：Ａ１薄膜，本论文系统地研究了衬底温度、工作气压、电功率、氩气流量和氧气流量以及磁场方向等各种不同的实验参数对其各种属性的影响。此外，本文也系统深入地研究了ＺｎＯ：Ａ１薄膜在０

8、．５％的稀盐酸中的刻蚀行为以及其均匀性特性。在对低速沉积（２ｋＷ）ＺｎＯ：ＡＩ薄膜研究中，成功地获得了电阻率低至３．６×１０４Ｑ．ｅｍ，载流子迁移率高达５０ｃｍ２／Ｖｓ以及刻蚀后具有最佳表面形貌的高质量导电透明薄膜。在对高速沉积（１４ｋＷ）ＺｎＯ：Ａ１研究中，薄膜沉积速率可以高达１１０ｎｍ／ｍｉｎ且保持优良的光学和电学特性。在对硅薄膜太阳能电池应用研究中，优化的旋转陶瓷靶溅射制备的ＺｎＯ：Ａ１薄膜作为前电极被应用于微晶硅（¨ｃ—Ｓｉ：Ｈ）及无定形硅／微晶硅叠加（俚．Ｓ