薄膜太阳电池用增透膜制备和性能的研究

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1、DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistryFABRICATIONANDPROPERTIESOFANTI-REFLECTIONCOATINGSFORTHIN-FILMSOLARCELLbyGaoXiaoliSupervisor:Prof.LiuCaichiProf.ZhangXiaodanMarch2012ThisworksupportedbytheAssistantFoundationforthe

2、NationalKeyBasicResearchProgramof973(No.02andNo.03)andTheKeyProjectofMinistryofEducation河北工业大学硕士学位论文薄膜太阳电池用增透膜的制备与性能研究摘要降低成本、提高效率一直是太阳电池的研究重点。薄膜太阳电池大幅节省了制备原料，降低了生产成本。通过增加入射太阳光子数的方式提高电池效率是探索低成本薄膜太阳电池的方法之一，对薄膜太阳电池的发展具有重要的理论意义和实用价值。本文通过对薄膜太阳电池前电极玻璃衬底的增透，提高透明导电氧化物（TCO）的透过率，实现电池入射光

3、子数的增加。利用化学水解法和电子束蒸发法在载玻片及普通玻璃上制备并研究TiO2、SiO2增透膜，确定增透膜最佳增透效果的工艺条件，再与TCO玻璃结合，最终用于制备a-Si:H薄膜太阳电池，研究增透膜对电池效率的影响。增透膜的增透效果主要受厚度影响，针对化学水解法制备增透膜体系特点，利用透过、形貌、XRD等分析手段研究了浓度、温度、时间对TiO2增透膜增透效果的影响，及老化与否、载玻片单双面镀膜对SiO2增透膜增透效果的影响。结果表明，两种非晶态的增透膜均对TCO玻璃有增透作用，同时对TCO电学性能有所改善。增透膜与a-Si:H薄膜电池结合，使短路电

4、流密度由原来的2210.49mA/cm提高到11.45mA/cm，电池转换效率由4.85%提高到5.79%。基于电子束蒸发法制备增透膜体系特点，在普通玻璃和载玻片衬底上制备厚度系列的TiO2、SiO2增透膜，并利用透过、形貌、XRD等分析手段对其进行性能分析，结果发现两种衬底增透的最佳工艺参数一致：TiO2增透膜的最佳条件是30nm的非晶态结构；SiO2增透膜的最佳条件是99nm的非晶态结构。将其分别与SnO2导电膜结合，并在导电面蒸镀5nm阻挡层以减小在制备a-Si:H电池过程中氢等离子体的还原作用，实验结果表明，增透膜和阻挡层与SnO2导电玻璃

5、的结合起到了双重增透作用，并改善了TCO的部分电学性能。增透膜与a-Si:H薄膜电池结合后短路电流得到提高。i薄膜太阳电池用增透膜的制备与性能研究关键字：TiO2增透膜，SiO2增透膜，水解法，电子束蒸发法，a-Si:Hii河北工业大学硕士学位论文FABRICATIONANDPROPERTIESOFANTI-REFLECTIONCOATINGSFORTHIN-FILMSOLARCELLABSTRACTTheresearchfocusofsolarcellistoreducecostandimprovephotoelectricconversione

6、fficiency.Thin-filmsolarcellcansaverawmaterialslargely,soitisagoodsolutiontoreducecost.Oneofthemosteffectivemethodstoobtainhighefficiencyisincreasingthenumberofincidentphotons,whichplaysanimportantroleintheoreticalsignificanceandpracticalvalueforthedevelopmentofthin-filmsolarc

7、ell.Inthispaper,TCOcoatedonglasssubstratewasusedasthefrontelectrodeofsolarcell,andmeasurementstoenhanceglasstransmittanceandincidentphotonswerestudiedindetail.TiO2andSiO2anti-reflection(AR)coatingsontheglasssubstrateandslidewerefabricatedthroughchemicalhydrolysisandelectronbea

8、mevaporation(EBE).Thetransmittancespectrum,surfacemorphology,