太阳电池中陷光材料和结构的研究

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1、太阳电池中陷光材料和结构的研究　　摘要：高效率太阳电池的获得是推动光伏产业得到进一步拓展的关键之一，如何充分利用太阳光，提高太阳电池的光谱吸收是提高电池效率的有效手段之一。透明导电窗口层材料作为薄膜太阳电池中的一层重要功能材料，其对太阳电池有源层的光吸收具有非常重要的作用。本研究前期围绕着如何拓宽太阳光的宽谱透过、高的绒度散射、以及长波长光的利用等方面进行了详细的研究，部分研究成果如下：1）采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对W掺杂ZnO材料进行了理论分析，并采用磁控溅射技术进行了WZO薄膜的实验研究，理论与实验结果表明，W能够在ZnO中起到施主

2、作用，获得n型半导体特性，同时能带简并效应使其光学带隙展宽；2）研究了低成本超生喷雾技术制备ZnO工艺中In掺杂量对IZO薄膜特性影响的研究：In的掺入能有效提高ZnO薄膜的载流子迁移率，从而降低薄膜的电阻率，同时In的掺入具有抑制（002）晶面生长，促进（101）晶面生长的作用，使其具有良好的陷光效果；3）通过优化ZnO缓冲层（bufferlayer），有效地改善了LPCVD-ZnO：B的光电特性。结果表明：“富氧”4的缓冲层有效地增加了ZnO：B-TCO的近红外区域透过率，使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求；4）提出了一类基于磁控溅射及LP

3、CVD技术的具有复合陷光结构的ZnO前电极材料，并在叠层薄膜太阳电池中进行初步应用；5）基于复合陷光结构的优势，采用磁控溅射技术，通过对沉积条件的有效控制以及后湿法腐蚀工艺的优化，获得了大坑、小坑兼有的高绒度的ZnO透明导电薄膜，将其应用于非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结电池中，初始效率达到了14.06%；6）采用化学水浴法制备了PbS量子点材料，并对反应条件对样品的影响进行了系统的研究，确定了将PbS等IV-VI族化合物半导体量子点用于上转换器的具体技术途径。　　关键词：太阳电池光管理氧化锌绒面结构上转换　　Abstract：Themosteffec

4、tivewaytopromotethePVindustryistoimprovetheefficiencyofsolarcells.Increasingopticalutilizationandspectralabsorptioncanimprovetheefficiencyofwide-spectrumthinfilmsolarcells.Intheformerperiod，themainresearchcontentsofthisprojectarefocusonhowtowidentheopticaltransmittances，obtain

5、highhazevaluesandincreasetheopticalutilizationinthelongwavelengthregion.Sometypicalresearchresultsarelistedasfollows：1）PropertiesofhighvalencedifferenceWZOhavebeeninvestigatedbymeansofplanewavepseudo-potentialmethodbasedontheDFTandpulsedDCmagnetronsputteringtechnique.Thetheore

6、ticalandpracticalresultsshowthattheFermilevelentersintotheconductionbandwhendopingWatomsintoZnO，indicatingatypicaln-typesemiconductorcharacteristicandtheopticalbandgapEgincreasessignificantly.2）Influencesofindiumdopingontheelectrical，structuralandopticalpropertiesofZnOfilmspre

7、paredbyultrasonicspraypyrolysishavebeeninvestigated.Experimentalresultsshowthat4indiumdopantcanenhancethecarriermobilityand（001）preferentialorientationofZnOthinfilms，whichmaketheZnO：Inthinfilmsmoreconductiveandstronglight-scattering.3）Thestructural，electricalandopticalproperti

8、esofLPCVD-ZnO：BthinfilmshavebeenamelioratedthroughusingtheZnO