低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究-论文.pdf

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1、云南师范大学学报(自然科学版)JournalofYunnanNormalUniversity2014年3月34卷2期(Vo1．34No．2)DOI：10．7699／j．ynnu．ns一2014—020低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究汤叶华，周春兰。，费建明，夏建汉，曹红彬，周肃，u，陈朋，王亚勋，王磊，王孟，施成军(1．欧贝黎新能源科技股份有限公司，江苏南通226612；2．中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室，北京100190)(3．中国科学院研究生院，北京100049；4．江苏晋光化工科技有限公司，江苏连云港222523)摘要：晶体硅太阳电池生产中，降低表面反射率能够提高太阳电

2、池短路电流和转换效率．纳米孔硅的表面反射率极低。但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面．采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析，来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素．研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高．长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低，因此平均反射率小于金字塔结构表面．但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高，而孑L壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合，还会削弱表面钝化效果，因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用．所以，光利

3、用和表面复合是抑制纳米孑L硅太阳电池开路电压和短路电流的原因，而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因．关键词：纳米多孔；硅太阳电池；表面复合；转换效率中图分类号：TM914文献标志码：A文章编号：10079793(2014)02—003006道了多种，有电化学腐蚀法[2]、反应离子刻蚀]和1前言贵金属催化湿法化学腐蚀[引．其中贵金属催化湿法化学腐蚀的特点在于方法简单、操作方便，所以目前金字塔表面晶体硅太阳电池的表面加权得到普遍采用．这种方法的关键在于在衬底表面平均反射率约为14，进一步降低表面反射率、沉积贵金属颗粒，然后进行腐蚀．如果没有贵金属提高入射光利用率

4、是提高晶体硅太阳电池转换效催化，硅衬底在腐蚀溶液中不会发生任何反应．通率的方式之一．2006年Sai等人[】模拟计算结果常来说，制备纳米孔硅结构的贵金属催化湿法化显示，亚微米表面腐蚀亚微米结构(subwave—学腐蚀包括两个步骤：第一步，衬底表面沉积贵金lengthstructure：SWS)硅表面能达到3以下反属；第二步，将沉积了贵金属的衬底浸泡在腐蚀溶射率，他们以多孔铝进行掩膜，采用快速原子束腐液中进行腐蚀：蚀技术(fastatombeametchingtechnology)制Si+H2()2+6HF一2H2()+H2SiF6+H2十备了亚微米结构表面，制备的硅太阳电池相对于(1)抛

5、光面太阳电池来说，短路电流密度相对提高相应的贵金属沉积方法有真空蒸发E78]、电35，但是由于表面复合率的提升，电池外量子效镀l9。。．这些方法不便控制沉积的贵金属颗粒尺率(EQE)在短波段小于抛光面电池．寸，另一种方法就是湿法化学沉积，这种方法经过制备亚微米腐蚀结构表面的方法后续相继报多年的研究后已经克服了析出失效的缺点．*收稿日期：201402—10基金项目：国家973基础研究计划资助项目(2010CB933804)；中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室开放课题资助项目．作者简介：汤叶华(1982一)，女，云南建水入，博士，主要从事新能源与新材料方面研究．通信作者：夏建汉(19

6、71一)，男，江西吉安人，博士，主要从事太阳能电池方面研究．第2期汤叶华，等：低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究·31·两步腐蚀法制备纳米孔硅结构的缺点是腐蚀阳电池低的原因，对表面形貌进行再分析时发得到的纳米孑L硅表面虽然能够获得很低的表面反现了微结构的存在，这也是造成表面复合大的另射率，但是转换效率很低，目前报道的最高转换效一个主要因素，同时本文还比较了纳米孑L硅太阳率为l6．8[1，它的制备流程复杂、成本很高，实电池电极接触的不足．＼《现的面积仅为1cm．为了便于分析纳米孔硅太阳电池性能的不{寻侣博¨坦伯86为了能够在太阳电池中利用纳米孔硅表面低足，本文的研究选用金字塔表面硅作为参考，

7、采用反射率的性能，在大面积硅衬底(125单晶)上采相互对比的方式对纳米孔硅太阳电池进行研究．用两步法腐蚀纳米孔硅表面制备太阳电池]，最高转换效率叼为9．43，其开路电压V。为574．72纳米子L硅太阳电池描述mV，短路电流为4．14A，填充因子FF为61．4．同批金字塔表面参考电池最佳输出性能分别本文的主要目的是研究纳米孔硅太阳电池转为V。一626．8mV，，一5．54A，FF一77，"换效率低的光学、电学因素，所用研究样品是文献=