太阳电池减反射薄膜的研究博士学位论文

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1、分类号UDCre-818D19密级——学谨论支太阳电池减反射薄膜的研究作者姓名至篮拯指导导师姓名垦焦丝塾蕉盘a蔓盘生选竖茎撞主出盘堂围皇韭睦±主圄盟堂睦选!!金星壁蕉堑申请学位级别谴±学科类别墨堂学科专业名称遗堡扭毯丛王星／论文提交日期2QQ!生!旦论文答辩日期壶坚翌!：垄学位授予口期答辩委员会主席逊竺坠评阅人缢2蛀姿东北大学2005年1月东北大学博士学位论文摘要太阳电池减反射薄膜的研究摘要提高太阳能的利用率，尤其是太阳电池的光电转化率是科研工作者研究的一个重要方向。对于提高太阳电池的光电转换效率的方法很多，但比较可行又能降低

2、太阳电池成本的方法是在太阳电池表面形成一层减反射薄膜，以减少太阳电池表面对阳光的反射损失。目前应用较广泛的方法是喷涂和刷涂法等，这些方法普遍存在污染环境、附着力差等缺点；磁控溅射方法能够实现绿色环保生产，而且膜层的附着力较好。对于减反射薄膜材料主要是MgF2、ShN4、Ta205等它们在制备和应用过程中或多或少存在着缺点和不足；si02、Ti02是良好的减反射薄膜材料，其中Ti02薄膜还具有光催化、光降解和防雾、防露等特性，能够大大提高减反射薄膜的性能。本论文主要是应用反应磁控溅射方法制备太阳电池减反射薄膜的研究。第一、应用稳

3、定的直流磁控溅射设备制各Ti02减反射薄膜并通过n&kAnalyzerl200薄膜光学分析仪、x射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、ALPHA．STEP500型台阶仪等仪器对薄膜进行表征，分析氧分压、总气压、工作温度、靶基距等制备工艺参数对薄膜性能结构的影响。其结论如下：(1)随着氧流量的增加薄膜的反射低谷向中心波长550nm处移动；消光系数量随氧流量的增加有增大的趋势；氧流量的变化对折射率的影响不大；薄膜的厚度随氧流量的增加而减少；氧流量增加薄膜中的金红石相肼02含量增多，薄膜表面由粗糙疏松变的致密光滑。(2)

4、随着总气压的增加薄膜的反射低谷向短波方向移动；总气压对消光系数k影响不大；随着总气压的增加薄膜的折射率出现了下降的趋势，但当总气压达到一定的量值时折射率的变化趋于稳定：薄膜的厚度随总气压的增加而减少；随着总气压的增加Ti02的晶体结构由金红石相向锐钛矿相转变，薄膜的表面的颗粒度大小由粗大变得微小细密。(3)随着温度的增加薄膜的平均反射率降低并且反射低谷向长波方向移动；温度对消光系数k影响不大：当温度低于180℃薄膜的折射率变化不大，当温度达到240"C左右时薄膜的折射率明显降低；薄膜的厚度随温度的增加而增加；随着温度的增加Ti

5、02的晶体结构由混晶变为单一的锐钛矿相，薄膜的表面的颗粒由多变少，表面形貌由粗糙多孔变得细腻平滑。．Ⅱ．查韭垄芏竖主芏焦堕查塑墨(4)随着靶基距的增加薄膜的反射低谷先短波再长波之后再短波；随靶基距的增加薄膜的消光系数k波动较大；随着靶基距的增加薄膜的折射率出现了下降的趋势，但当靶基距达到～定的量值时折射率的变化趋于稳定；薄膜的厚度随靶基距的增加出现了正态分布；随着靶基距的增加Ti02的晶体结构由金红石相向锐钛矿相转变，薄膜的表面的颗粒度大小由粗大变得微小细密。第二、采用中国科学院上海硅酸盐所已成熟的工艺方法，应用法国的PLAS

6、SYSMP450射频磁控溅射设备在不同工艺参数下获得的Ti02薄膜上制备一层Si02薄膜。通过分析可以得到这样的结论：制备鼬D2薄膜应当选用常温，靶基距为190rim，氧流量为15sccm，总气压为4X10“Pa的条件，在此条件下获得的薄膜与Si02薄膜匹配制成双层减反射薄膜将会达到最佳的减反射效果。第三、利用溶胶凝胶方法，在不同磁控溅射条件下制各的Ti02薄膜基片上再拉制～层Ti02溶胶凝胶薄膜制成Ti02／Ti02单质双层减反射薄膜。通过分析可以得到这样的结论：制备Ti02薄膜应当选用120。C，靶基距为190ram，氧流

7、量为15sccm，总气压为8×100Pa的条件，在此条件下获得的薄膜与Ti02溶胶凝胶薄膜匹配制成的单质双层减反射薄膜将会达到最佳的减反射效果。第四、通过在太阳电池上制备Ti02减反射薄膜，研究不同工艺方法对太阳电池效率的影响。经过分析，在总压强为2×10-1Pa、02=15sccm、靶基距为190mm、温度为60℃的条件下制备的Ti02减反射薄膜对电池效率提高最多。最后，提出了对制各减反射薄膜大规模、连续化、绿色环保生产的设想。关键词：太阳电池反应磁控溅射减反射薄膜．Ⅲ，东北大学博士学位论文ABSTRACTAntirefle

8、ctionFilmsforSolarCellsAbstractItisimportantworkforscientificresearcherstoimproveutilityratioofsolarenergy,especiallytoimproveconversionef