晶硅太阳能电池正面电极石墨烯改性无铅玻璃粉的制备及性能研究

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1、分类号:O61学校代码：10697密级:公开学号：201520592晶硅太阳能电池正面电极石墨烯改性无铅玻璃粉的制备及性能研究学科名称：无机化学作者：马倩指导老师：王惠教授西北大学学位评定委员会二〇一八年Preparationandresearchofgraphenemodifiedlead-freeglassfritusedasfrontelectrodeofcrystallinesiliconsolarcellsAdissertationsubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfu

2、lfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInorganicChemistryByMaQianSupervisor:WangHuiProfessorJune2018摘要目前，能源成为人类生存和发展必不可少的重要物质条件，然而，传统能源使用受限，近年来，晶体硅太阳电池以其光电转换效率高、量产可靠等优点，成为一种极具发展前景的可再生清洁能源。本论文研究了正面银浆料中无铅玻璃粉以及石墨烯掺杂无铅玻璃粉的制备，并通过一系列的测试手段对材料进行表征，总结对太阳能电池片电性能的影响

3、。采用熔融淬火法制备了三种不同B2O3/SiO2质量分数比(10/4,6/8,和2/12)的Bi-Te-B-Si-P-O无铅玻璃粉。在高速多功能粉碎机中粉碎75min，得到最小的粒径分布(D90=3.40µm)。通过用X-射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和热分析仪器(TG/DSC)分别对玻璃粉进行了表征，研究了B2O3/SiO2比值对玻璃粉转变温度(Tg)的影响，其Tg分别为311℃、347℃和366℃。玻璃粉的Tg是决定玻璃行为的最重要的性能之一。将购买的晶型银粉、制备的玻璃粉和有机载体充分混合，在三辊

4、机上扎浆制备太阳能电池银浆料。然后探究了玻璃粉的相变温度对太阳能电池前银电极接触界面的微观结构、硅基底上银晶的分布和电性能的影响。结果表明，当玻璃粉的相变温度为347℃时，所对应的电池具有最低的串联电阻(0.0017Ω)和更高的光电转换效率(18.260%)。采用水热还原法制备了石墨烯及石墨烯掺杂的无铅玻璃粉。使用不同的还原剂还原氧化石墨烯时，一缩二乙二醇作为还原剂性能最佳，石墨烯很均一地掺杂到玻璃粉中。分析讨论了GO和无铅玻璃粉的质量比对前电极正银栅线表面形貌和横截面形貌的影响、探讨了对银栅线与硅基底拉力大小的影响及对电

5、性能大小的影响。结果表明，当氧化石墨烯与无铅玻璃粉的质量比为0.05时，银栅线的表面是最致密且平整的，银栅线与硅基底的拉力是最大的，所对应电池片的电性能也是最优的，能够明显降低电池的串联电阻和提高电池的光电转化效率。关键词：晶硅太阳能电池，无铅玻璃粉，相变温度，石墨烯掺杂玻璃粉，光电转化效率IIIABSTRACTAtpresent,energyhasbecomeanessentialmaterialconditionforthesurvivalanddevelopmentofhumanbeings.However，theu

6、seoftraditionalenergyislimited,crystallinesiliconsolarcellshaveattractedremarkableattentioninrecentyearsasapromisingrenewablecleanenergysourcebecauseoftheirhighphotoelectricconversionefficiencyanddependablemassproduction.Inthispaper,thepreparationoflead-freeglassf

7、ritandgraphenedopedlead-freeglassfritinfrontsilverpastewerestudied,andtheeffectsontheelectricalpropertiesofsolarcellweresummarizedbyaseriesoftestmethods.ThreekindsofBi-Te-B-Si-P-Olead-freeglassfritswithdifferentmassfractionratiosofB2O3/SiO2(10/4,6/8,and2/12)werepr

8、eparedbymeltcoolingroute.Thesmallestparticlesizedistribution(D90=3.40m)wasachievedbysmashinginhighspeedmultifunctionalpulverizerfor75min.Glassfritswerec