朱永祥[1]2003年在《激光辐照对硅太阳电池的作用》文中研究表明本文主要研究了单片硅太阳电池受3.8μm连续激光辐照的效应和破坏阈值，还研究了卫星太阳电池阵-蓄电池电源系统受功率密度为20个太阳常数(2.7W／cm~2)的3.8μm激光辐照时的效应。 本文考虑到不能确定盖片胶层对3.8μm激光的吸收系数，考虑了两种极端情况，建立了两种硅太阳电池吸收3.8μm激光的物理模型，用一维模型计算了实验室条件下大光斑3.8μm激光辐照单片电池的温升，由计算结果认为：在其他条件一定的情况下，影响硅太阳电池受激光辐照时温升的因素，主要是激光与太阳电池作用的热耦合系数，而激光能量在太阳电池内部沉积位置的不同对温升影响不大。电池受激光辐照产生的最大温升与激光功率密度成正比、与热耦合系数成正比。进行了小光斑3.8μm激光辐照单片电池的实验，测量记录了电池负载电阻两端电压和背面温度随时间的变化，由实验结果认为太阳电池对3.8μm激光只有热效应而没有光响应，其破坏阈值在10~4W／cm~2量级上，而功率密度为100W／cm~2的激光辐照过程中，太阳电池的输出为零，而太阳电池电极未剥落，电池未受到损伤。本文还通过尝试的方法，利用实验结果，得到了3.8μm激光与硅太阳电池作用的热耦合系数的近似值，为0.1。 本文计算了电池阵受功率密度为20个太阳常数的3.8μm激光辐照时的效应，认为辐照时间为1秒的情况下，激光辐照所引起的最大效应为：电池最大温升约22K，电池阵开路电压降低约12％，输出功率降低约9％；而这一结果受到热耦合系数和激光入射角的直接影响，与热耦合系数θ成正比，与入射角的余弦cosβ成正比。根据卫星电源系统工作原理和控制原理，综合各种因素后分析认为，在激光辐照时间不太长(t＜10s)的情况下，卫星在受功率密度为20个太阳常数的3.8μm激光辐照时，其电源系统仍能继续为卫星的负载供电；电源系统受致命影响的可能性很小。
张宇[2]2015年在《半导体激光对硅太阳能电池的辐照效应研究》文中提出相比于传统的供能方式,利用合适波长和强度的激光对光伏电池供电能取得较高的转化效率,但要避免因激光功率密度过高而造成的损伤。本文以此为背景,研究了较低功率密度半导体激光辐照下单晶硅太阳能电池的供电性能,以及较高功率密度激光对硅电池的损伤。主要工作如下:1.研究了较低平均功率密度激光(0.03-2.05 W/cm2)辐照下单晶硅电池的供电性能。结果表明,当激光平均功率密度约为0.55 W/cm2时,电池的最大输出功率达到最大值,但填充因子约为0.03 W/cm2激光辐照时的42%;当激光平均功率密度约为0.68 W/cm2时,短路电流Isc达到最大值,IV曲线则退化为斜线。用温度和串联电阻效应解释了短路电流随激光功率密度的变化。2.研究了较高平均功率密度的激光对电池的辐照效应。实验发现,辐照时间取30s时,平均5 W/cm2的激光辐照虽然能在一定程度上导致电池表面形貌的变化,但不会引起电池输出特性的明显变化;平均功率密度超过5.5 W/cm2的激光辐照将导致电池性能出现不可逆转的衰退,且激光功率密度越高,衰退越严重。长时间辐照结果表明,电池性能的衰退程度主要取决于平衡温度的高低;温度平衡后,继续辐照时电池性能基本稳定。3.测量了激光辐照损伤前后电池的少子寿命和电致发光图像。结果表明,对于本文所用的基于小光斑测量的开路电压衰减法,同一块电池不同区域的损伤表观形貌虽然有明显差异,但测得的少子寿命差别不大;平均功率密度为5 W/cm2的激光辐照30s后,硅电池的少子寿命明显增加,电致发光图像与未辐照电池相比几乎没有变化;当辐照激光平均功率密度超过5.5 W/cm2时,电池的少子寿命降低,电致发光图像上出现黑斑,且激光功率密度越高,少子寿命越短,黑斑面积越大,但从电致发光图像中看不到盖片胶热解产物的痕迹;对于辐照损伤后IV曲线相近的电池,少子寿命差异不大。
江厚满, 程湘爱, 李文煜[3]2003年在《硅p-n结太阳电池对DF激光的响应》文中研究指明对硅p n结太阳电池在DF激光辐照下的响应进行了理论和实验研究。推导了p n结反向饱和电流随温度的近似变化关系。根据该近似关系,计算了太阳电池在DF激光辐照过程中输出电压的变化曲线。计算结果和实验结果之间取得了比较好的一致性。
李文佳[4]2017年在《基于选择性发射极和背钝化技术的高效太阳电池的研究》文中研究说明随着能源问题的日益突出,太阳能作为一种可再生的清洁能源,越来越受到人们的关注,太阳电池的应用前景也越来越广泛。无论是在生产还是实用中,晶体硅太阳电池一直是太阳电池领域的主力军。但是,国内民用太阳电池的普及率依然很低,因此降低生产成本和提高效率一直是太阳电池制造公司的努力方向。本论文以选择性发射极和背钝化背掺杂(PERL)结构的晶体硅太阳电池作为研究对象,重点研究了PERL太阳电池的正面选择性发射极的制备方法、背表面处理方法、扩散和氧化之前硅片表面清洗方法的改进、AlO_x/SiN_x迭层膜的钝化效果的改善、背面局部硼掺杂及金属化、PERL结构与铸造单晶衬底的匹配与衰减情况等。本论文首先研究正面选择性发射极的掺杂激光。分别选用1064 nm的红外调Q激光和532 nm的连续激光对电池进行磷掺杂,考虑掺杂后样品的方块电阻、少子寿命后,确定合适的激光器。在平衡磷掺杂浓度和激光损伤之间的关系后,确定最适宜的激光功率值。并且研究发现选择性发射极电池具备匹配高方块电阻的能力。最后优化了正面栅线间距。在得到最佳正面选择性发射极的制备方案之后,通过改变背面形貌、改善热扩散/氧化前的高效清洗可以非常显着地改善PERL太阳电池的电性能。本论文中分别用碱抛光和酸抛光两种方法对电池背面进行处理。碱抛光处理部分具体研究了两种背面SiN_x钝化膜的厚度。综合考虑背钝化效果、对掺杂激光反射的效应、背面反射率和IQE(Internal Quantum Efficiency)以及背面Al金属附着力的因素后,确定了SiN_x钝化膜的厚度。随后尝试用酸抛光实现硅片背面平坦化,确定酸抛光的减薄量。高效清洗部分讨论了RCA和SPM两种清洗方法。在对比了两种清洗方法的清洗效果、稳定性、可重复性和物料成本、人力时间成本后,确定SPM为PERL高效电池的清洗方法。之后继续后道背钝化的研究。背钝化部分主要优化并评估AlO_x/SiN_x迭层膜对PERL电池的钝化效果。首先用Matlab结合光学导纳特征矩阵法,拟合出最高背反射率对应的AlO_x/SiN_x迭层膜厚值。然后进行AlO_x/SiN_x迭层膜制备初期调整,包括评估热退火及退火方法、钝化层的沉积顺序对硅片少子寿命的影响。结果发现―背面AlO_x—背面SiN_x—正面SiN_x‖的钝化层沉积顺序配合链式炉退火可最大程度上利用场效应钝化和化学钝化。最后经过大量实验对AlO_x/SiN_x迭层钝化膜厚度的模拟结果进行了验证。AlO_x过厚的话,薄膜表面会出现气泡,而气泡会降低背钝化、背反射效果,所以AlO_x不能过厚。在平衡SiN_x的氢钝化作用和对AlO_x场效应钝化的削弱作用后,确定其厚度。除了PERL电池的背钝化以外,本论文对器件的背面硼掺杂做了大量的研究工作,包括背面激光掺杂硼、激光损伤修复、背金属接触以及N2氛围低温热退火对PERL电池的影响,并开发PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法制备掺硼非晶介质硼源的方法。背面激光掺杂硼部分,试验了两种激光器,测试硼掺杂浓度和深度之后选定了355 nm准连续紫外高频锁模激光器。然后通过实验分析激光掺杂后的少子寿命(τeff)、ECV(Electrochemical Capacitance-voltage)掺杂曲线、SEM(Scanning Electronic Microscopy)激光剖面图,确定激光扫描速率和功率。为了修复激光损伤,首先用碱溶液腐蚀激光辐照处。结果表明,碱溶液腐蚀会过度,激光掺杂进硅片的硼原子会被腐蚀掉,此方法不可行。而后又尝试使用FGA(Forming Gas Annealing)对掺杂后的硅片进行热处理。这一方法利用氢钝化效应,可有效恢复硅片的少子寿命、修复激光损伤。背金属接触部分主要研究了叁种烧结温度。考虑到对太阳光的背反射效果、形成的背场类型(B-BSF或Al-BSF)以及金-半接触效果,确定了使用旋涂法制备激光掺杂源的电池的烧结温度。PERL电池制备完成后,经过一个特定的热退火过程,效率可得到一定的提升。这一过程的作用机理是:被氢钝化的硼原子呈电中性状态,导电能力下降;低温热退火可激活硼原子,电活性硼原子含量的上升有助于降低饱和电流密度和串联电阻,提升电池效率。另外,为了增强工艺的集成性、减少工艺步骤并实现低温烧结,对PECVD法制备掺硼非晶介质硼源作了研究。实验首先对比了用乙硼烷和叁甲基硼为硼源制备出的SiO_2(B)的ECV掺杂曲线,选定乙硼烷为掺杂硼源。然后,分别研究了不同厚度SiO_2(B)电池的掺杂特性、背面光特性以及电性能,确定介质厚度。接下来讨论了不同折射率的SiN_x(B)对PERL电池的影响。最后,a-Si(B)部分具体研究了五种不同的烧结条件。结果表明,使用a-Si(B)作为激光掺杂的硼源载体,可在保证电池效率的同时实现低温烧结。最后,本论文还进行了将硼掺杂PERL结构的太阳电池匹配在铸造单晶衬底上的研究,然后评估其对光致衰减的抗性。首先优化了一些重要的制备参数,包括发射极方块电阻、背面SiN_x厚度、背面激光图形和背面Al电极烧结温度。然后对制备好的电池进行特定氛围下的低温热退火。退火后BOi对被转化成电活性的硼原子,电池的效率得到了小范围的提升。最后用氙灯连续照射电池进行光致衰减研究,发现铸造单晶PERL电池效率衰减远小于单晶PERL电池效率的衰减。这是因为铸造单晶硅衬底中的间隙氧含量比单晶硅衬底的间隙氧含量低接近一个数量级。这一稳定性的优势使得铸造单晶PERL电池适用于大规模生产。本论文的重点在于解决PERL电池背面的问题,即背抛光、背钝化、背掺杂、背金属化问题;适应产业化的问题,即正面光导电镀、高效清洗、PECVD沉积硼源法的问题;重掺硼PERL电池衰减的问题等。论文侧重于对实验现象进行分析,希望通过这些研究能够对PERL太阳电池有更深刻的理解,对今后的研究工作能够提供某些指导性的建议。
朱荣臻[5]2014年在《单结GaAs/Ge、单晶硅太阳能电池的激光辐照效应研究》文中认为作为21世纪的新能源,太阳能的发展是世界关注的重点。其中,高效能的半导体太阳能电池的制作与应用一直备受瞩目。在激光加工太阳能电池的技术领域,各国已发表了大量的文章,而关于激光辐照太阳能电池的损伤效应鲜有报道。针对半导体材料对不同波长激光的吸收系数不同,与不同脉宽激光的作用机理不同的特点,本文采用532 nm、1064 nm两种波长,纳秒、皮秒及连续激光对单结异质结GaAs/Ge、单晶硅两类太阳能电池进行辐照效应研究,并对激光损伤前后的样品进行材料表征分析,最后使用COMSOL热传导模块计算半导体材料硅、锗、砷化镓在激光作用下的温升曲线,得到一些新现象和新结果。主要研究内容如下:1、研究了纳秒、皮秒及连续的532 nm激光对GaAs/Ge电池的损伤机制。电池表面的抗反射膜层SiO2、TiO2对532 nm激光透明,电池最初损伤发生在GaAs表层,GaAs受热分解,激光辐照区域的Ge基底受热熔化。对于连续激光,热累积效应明显,损伤归结于热熔以及沿电池损伤坑径向方向巨大温差造成的热应力,后者导致电池碎裂。纳秒、皮秒脉冲激光对电池的损伤分为热熔损伤和由材料气化蒸气或等离子体力学运动造成的力学损伤。热效应使材料熔化、气化甚至发生电离,产生的高温气态物向外膨胀会对熔化材料产生压力致使其向外喷射。X射线光电子能谱仪及激光拉曼光谱分析仪测试结果表明损伤区域材料为Ge,电池上下电极被Ge导通,电池短路不能正常工作。2、研究了纳秒、皮秒及连续的1064 nm激光对GaAs/Ge电池的损伤机制。由于激子吸收、多光子吸收、自由载流子吸收等吸收机制的吸收系数比较小,本文统一忽略此方面的影响,GaAs层及电池表面的SiO2和TiO2层对1064 nm透明,1064 nm激光被Ge基底的上表层吸收,最初损伤发生在GaAs与Ge的交界面处。实验使用的激光最短脉宽为25 ps,大于电子将热量传递给晶格的时间10 ps,故电子吸收的热量转移给晶格并在晶格中沉积,材料升温。实验中所使用的脉冲激光聚焦后的峰值功率密度可以达到GW/cm2以上,达到激发等离子体的阈值。故随着激光能量密度的增加,激光对电池的损伤先是热熔损伤,继而演化成伴有等离子体膨胀的力学损伤。连续激光对GaAs的损伤是热熔损伤及电池表面径向温差导致的热应力损伤。3、研究了纳秒、皮秒及连续的532 nm和1064 nm激光对单晶硅电池的损伤机制。当激光聚焦在单晶硅电池栅线之间时,电池的输出参数的变化幅度很小,当激光聚焦在单晶硅电池栅线上时,电池的输出性能参数变化幅度也不是很明显,但是相对于激光聚焦在栅线之间时,还是有下降趋势的。由于532 nm和1064 nm均在硅材料的响应波段内,激光被电池表层的硅吸收,价带电子吸收光子跃迁到导带,价带形成一个空穴,并与导带电子形成一对电子-空穴对。光子剩余热量传递给晶格,能量沉积,损伤开始于电池表层。1064 nm波长的激光对单晶硅电池的初始损伤阈值要比532 nm略高,这和材料的光谱响应有关。4、开展了GaAs/Ge电池和单晶硅电池损伤机制的对比研究,发现了GaAs/Ge电池单点失效的新现象。研究结果表明,激光聚焦在GaAs/Ge电池栅线上时,电池输出性能参数大幅度下降,电池不能正常工作,单晶硅太阳能电池则明显不同。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱仪(XPS),激光拉曼光谱分析仪等对材料表征分析,结果表明,单晶硅电池在激光辐照后仍是硅或少量硅的氧化物,而GaAs/Ge电池损伤区域主要成分为Ge,有一定掺杂浓度的Ge的导电性大大提高。这解释了为什么单晶硅电池不易损坏,而GaAs/Ge电池极易损坏,实验与材料分析结果相符。
邱冬冬[6]2010年在《激光对硅太阳能电池和硅CCD的损伤效应研究》文中研究表明单晶硅太阳能电池是最早被研制出的一类太阳能电池,自诞生之日起至今,以其高稳定性和较高的光电转换效率,一直应用于航天领域,在军用和民用领域发挥着重要的作用。CCD(Charge Coupled Device)以其灵敏度高、光谱响应宽等优点,广泛应用于民用和军事领域。研究这两种光电器件的激光损伤效应,对于探寻激光与物质的相互作用机理和优化光学器件的抗激光损伤特性,具有很重要的理论和实际意义。本文采用实验与理论相结合的研究方法,研究了脉冲激光和连续激光对太阳能电池、脉冲激光对CCD的辐照效应(特别是损伤效应),分析了损伤机理。本文的主要工作如下:1.研究了单晶硅太阳能电池在叁种不同脉宽脉冲激光(波长均为532nm)辐照下的损伤效应,分析了损伤机理。研究结果表明,脉冲激光对太阳能电池的损伤主要依靠热力效应,激光的峰值功率密度达到10~9W/cm~2时才能对太阳能电池造成损伤。2.研究了单晶硅太阳能电池在叁种不同波长连续激光辐照下的损伤效应,分析了损伤机理。研究结果表明,连续激光对太阳能电池的损伤方式主要是热熔烧蚀。10.6μm的激光在平均功率密度为200W/cm~2时能对电池造成损伤,长时间辐照可使电池最大输出功率下降66.3%;1064nm的激光对电池造成损伤的阈值要略高于此值,长时间辐照可使电池最大输出功率下降73.7%。功率密度为1.13×10~3W/cm~2的1319nm激光未能对电池造成损伤。3.以一种脉冲激光辐照CCD产生的各种典型破坏现象为例,分析了脉冲激光损伤CCD的机理。研究表明,高能量的脉冲激光造成了CCD各分层不同程度的熔融烧蚀,使暗电流和漏电流大幅增加,导致了CCD的破坏。
洪捐[7]2016年在《硼掺杂硅纳米浆料制备及其在高效晶硅太阳能电池背场中的应用基础研究》文中研究指明在各种新型清洁能源中,太阳能被认为是最具发展前景的清洁能源之一。在已实用化的太阳能电池中,硅基太阳能电池一直占据着市场的垄断地位。随着太阳能产业的持续发展,提高电池的光电转化效率,降低生产成本成为产业发展的核心。相比其他太阳能电池结构,钝化发射极背面接触(PERC)电池仅需增加背钝化及激光开线两道工艺,成本增加较低但效率却显着提升,成为现阶段高效电池产业化研究的热点。由于PERC电池局部铝背场P+层中载流子浓度仍然相对较低,以及背面铝浆在快速烧结之后会出现孔洞及背场结深较浅等缺点均制约着PERC电池效率的进一步提升。目前一方面通过制备局部硼背场替代铝背场,增加载流子浓度;另一方面通过改进烧结工艺缓解孔洞及结深之间的矛盾。然而,硼源及硼扩散工艺存在诸多问题,产业化难度较大。另外,仅调节烧结工艺对于改善孔洞及结深的效果有限。因此,为了进一步改善电池性能,研发一种新型硼源,并设计一种新型高效的背场结构来实现硼扩散的同时降低孔洞数量,对制备低成本、高效太阳能电池将有非常大的实用价值。本文提出了一种新型局部硼铝背场结构的制备方法,并找到一条低成本、高效制备晶硅太阳能电池的工艺路线。包括开发了一种硼掺杂硅纳米浆料,利用该浆料作为硼源,采用皮秒激光熔覆工艺来实现硼扩散的同时在硅基片背面获得了一种掺杂的硅熔覆层结构,在与铝浆的共同烧结过程中形成了一种新型高效的局部硼铝背场结构,实现了高效硼扩散的同时抑制了孔洞的产生,并找到一条与PERC电池工艺路线兼容的低成本、高效制备晶硅太阳能电池的工艺路线。主要研究结果如下:(1)搭建了一套低成本、高效制备硼掺杂硅纳米颗粒的标准化工艺系统。在课题组前期对脉冲放电法制备硅纳米颗粒机理及试验平台研究的基础上,搭建一套低成本、高效制备硅纳米颗粒的标准化工艺系统,编制标准化的工艺路线方案。工艺方案包括:选材—检测—机床调试—装夹—对刀及编制加工程序—加工—更换电极—产物收集—提纯—离心—真空干燥—检测—称重—储存。经检测,硅纳米颗粒为晶态结构,尺寸集中在30 nm左右,利用单台设备制备纳米硅颗粒时的产率大于15g/h。经测算硅纳米颗粒的成本约为3000元每公斤。(2)研发了一种低成本的硼掺杂硅纳米浆料,研究了有机载体配方组成对浆料印刷性能的影响。研究有机载体中有机溶剂、表面活性剂、增稠剂、增塑剂以及触变剂的构成。为了选择合适的化学物质,研究了各组分的物理化学性质,并根据性质合理调配各组份的比例。有机载体不同的配方具有不同的粘度和触变性,进而会对浆料的丝网印刷性能产生深远的影响,最终影响硼扩散的性能。通过试验分析,获得了一组最佳的有机载体配方,使硅浆料获得了良好的印刷性能,实现了精确转移图案的目的。经测算有机载体配方成本约为130元每公斤。(3)研究了硼掺杂硅纳米浆料的扩散机理。由于硅纳米颗粒自掺杂硼,所以当硅浆料中硅纳米颗粒含量(固含量)选定后,浆料中硼元素含量也就保持不变,此时扩散属于限定表面源扩散,扩散过程中杂质分布可以用Gaussian函数进行表征。研究表明当固含量及扩散温度保持不变时,随着扩散时间的增加,硅片表层硅浆料中硼元素浓度会不断下降,硼元素不断向硅基体内推进。而当扩散时间保持不变时,随扩散温度增加,也会有类似现象发生。通过研究硼元素扩散机理,可以指导扩散工艺的选择,提高硅浆料的扩散性能。(4)研究了硅纳米浆料中硼元素在硅基体中的扩散工艺过程。研究了热扩散及皮秒激光辅助扩散两种工艺方案,分析了两种扩散工艺中硼元素在硅基体内的扩散性能。首先,采用扩散炉进行800℃的低温热扩散试验。研究表明在相同扩散条件下,随着硅浆料中固含量的增加,硼元素在硅基体中的浓度逐渐增加。而当固含量及扩散温度保持不变时,随扩散时间的增加硅片表面方阻逐渐降低。其次,采用皮秒激光器进行激光辅助扩散试验。在合适的激光参数下,通过皮秒激光熔覆进行硼元素扩散,在此过程中形成的硅熔覆层组织均匀致密,与基体之间结合紧密,无裂纹、孔洞等缺陷。硅熔覆层中的硼掺杂浓度最高达到3×1019 atoms/cm3,在硅基体内扩散深度为0.5~1μm。相对于1000℃以上高温热扩散及纳秒激光扩散,皮秒激光扩散能在减少硅片损伤的同时获得良好的扩散性能,为背场硼元素低成本、高效扩散提供了一条新途径。(5)采用硼掺杂硅浆料及热扩散工艺制备硼铝背场结构,并开发了一条PW-PERC电池工艺路线。该工艺的特点在于:首先采用硅浆料作为硼源,通过800℃低温热扩散在硅基体表面形成浅硼扩散,电池金属化过程中在铝浆的辅助下实现硼元素向基体内的继续扩散,形成一种局部的硼铝背场;其次由于背面开口处提前附着的硅浆料能促进硅铝合金层的形成,抑制背场孔洞形成。试验结果表明,硅浆料及热扩散工艺与国产铝浆比较匹配,制备的PW-PERC电池效率可以提升0.2~0.3%,平均效率接近20%,背场复合速率及填充因子等电池性能均有不同程度的提升。(6)采用硼掺杂硅浆料及激光熔覆工艺制备出一种新型高效的局部硼铝背场结构,并设计出一条SP-PERC高效电池工艺路线。该工艺的特点在于:首先采用硅浆料作为硼源,通过皮秒激光熔覆工艺在获得更小热影响区的同时又实现了硼元素向基体内的高效扩散,与铝浆共同烧结后形成了一种新型高效的局部硼铝背场,提高了p+层中的载流子浓度,降低了背面的复合速率。其次,硅浆料经皮秒激光熔覆后在电池背面形成了晶态的重掺杂硅熔覆层结构,对于促进硅铝合金层形成,降低接触电阻,增加结深,抑制背场孔洞产生等方面都有明显效果。试验结果表明,此工艺方法制备的高效SP-PERC电池背面复合速率降至100cm/s以内,平均效率超过20.3%,效率提升0.3~0.4%,填充因子最高可以提升0.8%。
张伟[8]2012年在《光伏电池表面微结构制备及其抗反射性能研究》文中提出为了降低太阳能光伏电池表面的光反射,提高太阳光的利用率,科研工作者们做出了很多有意义的工作。通常,工业生产中采用四分之一光波长法,即在光伏电池表面沉积一层抗反射薄膜。但这种方法由于不同材料之间热膨胀系数不匹配和附着力差等问题,降低了其稳定性。所以目前科研工作者主要致力于表面微结构的抗反射研究。为了寻找快速、低价、大面积的制备抗反射微结构的方法,本论文采用金属辅助刻蚀、飞秒激光诱导、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术和金属薄膜退火法,制备了一系列纳米孔洞、微锥状、纳米草状和微纳米金属小球结构,研究了不同制备参数下表面微结构的形态变化趋势和抗反射原理,并探索了这些表面微结构在光电传感、微电子器件、光伏电池等领域的应用,取得了一些有意义的结果：1、基于金属辅助刻蚀法成功制备出一系列不同尺度的纳米孔洞结构,并在此基础上优化工艺参数,得到300-1000nm光谱范围内平均反射率低于1%的超陷光表面(国际报道为5%)；通过对腐蚀溶液的浓度、温度、银膜厚度和刻蚀时间对表面形貌和孔洞形成过程的研究,分析和总结了所制备出纳米多孔硅的最佳工艺条件；通过光纤光谱仪,考察了制备工艺参数对纳米多孔硅的表面反射光谱的影响;最后探索了纳米多孔硅在晶硅太阳能电池方面的产业化应用。2、采用飞秒激光在六氟化硫气氛中成功制备出微锥状结构,并在此基础上考察了激光参数对微米圆锥形成的影响；通过改变飞秒激光的脉冲个数、能量密度等参数对尖锥的形态变化进行了研究,得到了制备微锥结构表面的最佳工艺参数；通过紫外-可见分光光度计,测得微结构硅200-900nm的加权平均反射率为2%(国际报道为2%-3%)。3、基于ICP刻蚀法在硅表面成功制备出纳米草状结构,并考察了气体流量、刻蚀时间、射频功率和工作气压对硅草形成的影响,总结了硅草形成的具体参数；通过光纤光谱仪,检测了不同尺度下硅草表面的反射率；在最优化的硅草样品上,得到了300-1000nm光谱范围内平均反射率趋于0的抗反射表面(国内外公开刊物中未见报道)。4、通过金属薄膜高温退火,系统研究退火时间、温度和薄膜厚度以及基底材料对金属粒子几何尺寸的影响,成功调控硅基体表面银颗粒的尺寸、密度和均匀性,为激发表面等离子体共振(SPR)效应所获得较理想的高密度、直径均匀细小的银颗粒是在退火时间为10min、退火温度900℃和薄膜原始厚度为10nm的工艺参数。5、验证了一种基于金属纳米粒子-硅基接触式反应的微原电池机理,以此来建立贵金属粒子辅助钻蚀形成多孔硅结构的模型；并基于几何光学传输模式提出了多孔结构表面的陷光模型；依据光的粒子性,建立光束在孔洞结构的中的多次反射和吸收特性,阐明了多孔硅减反射效果的原因。6、对比飞秒激光在不同背景环境下诱导硅表面微结构,验证了六氟化硫气氛中形成周期表面微锥结构的全过程；并建立了微锥结构表面抗反射效果的几何光学模型,提供了一种应用于光电子器件中的新型材料。7、基于麦克斯韦电磁场经典理论,建立了“硅草”表面减反射效果的等效介质模型,发现表面周期性微结构对光学减反射性能和宽波段的陷光均匀性有极大的提高。
李根虎[9]2012年在《电池工艺对EWT太阳电池机械性能的影响》文中研究指明目前,光伏发电技术已成为全球降低温室效应的重要技术手段,而在光伏电池及制造技术方面,晶体硅光伏电池是国际光伏市场上的主流产品。由于降低成本的要求,晶体硅太阳电池正朝着薄片化、高效的趋势发展。但是,随着硅片厚度的降低,机械性能弱化,破碎率会提高,这将会降低太阳电池的成品率。另一方面,为了提高太阳电池的转化效率,研究人员开发出许多结构不同的背接触式硅太阳电池,而发射极环绕穿通(EWT)电池作为一种前结背接触式太阳电池,由于其自身的诸多优点,已经越来越受到人们的重视,但在EWT太阳电池的制作过程中,某些特殊的工艺步骤很可能对其机械性能产生影响,特别是在日趋薄片化的今天,电池的机械性能显得尤为重要。本文与美国应用材料公司西安太阳能研究中心合作,立足于EWT太阳电池的机械性能,主要研究内容如下：(1)研究不同厚度下实际生产所用尺寸(125×125cm2)单晶硅片断裂强度的分布,进一步研究激光打孔这一特殊工艺对不同厚度单晶硅片机械性能的影响并通过对比分析其原因。(2)研究织构,扩散和金属背接触叁种主要电池工艺对常规单晶硅太阳电池及EWT太阳电池机械性能的影响,重点是通过对比探究EWT电池特殊的背面制备工艺对其机械性能的影响。(3)研究不同厚度经过不同工艺处理后的单晶硅片和太阳电池片在振动状态下的破碎临界条件。
张陆成, 王学孟, 沈辉[10]2009年在《激光热效应在高效太阳电池工艺中的应用》文中研究说明综述了激光热效应在高效太阳电池制造中的应用,如激光掺杂和激光烧结工艺;介绍了这两种工艺的具体典型实例:激光掺杂有选择性发射结太阳电池、激光掺杂半导体指栅太阳电池、激光烧结电极太阳电池等。总结了激光热效应在高效太阳电池工业化生产应用中所存在的问题并预测了其应用前景。
参考文献：
[1]. 激光辐照对硅太阳电池的作用[D]. 朱永祥. 国防科学技术大学. 2003
[2]. 半导体激光对硅太阳能电池的辐照效应研究[D]. 张宇. 国防科学技术大学. 2015
[3]. 硅p-n结太阳电池对DF激光的响应[J]. 江厚满, 程湘爱, 李文煜. 强激光与粒子束. 2003
[4]. 基于选择性发射极和背钝化技术的高效太阳电池的研究[D]. 李文佳. 江南大学. 2017
[5]. 单结GaAs/Ge、单晶硅太阳能电池的激光辐照效应研究[D]. 朱荣臻. 国防科学技术大学. 2014
[6]. 激光对硅太阳能电池和硅CCD的损伤效应研究[D]. 邱冬冬. 国防科学技术大学. 2010
[7]. 硼掺杂硅纳米浆料制备及其在高效晶硅太阳能电池背场中的应用基础研究[D]. 洪捐. 南京航空航天大学. 2016
[8]. 光伏电池表面微结构制备及其抗反射性能研究[D]. 张伟. 江苏大学. 2012
[9]. 电池工艺对EWT太阳电池机械性能的影响[D]. 李根虎. 浙江大学. 2012
[10]. 激光热效应在高效太阳电池工艺中的应用[J]. 张陆成, 王学孟, 沈辉. 激光与光电子学进展. 2009