张延生[1]2002年在《柔性衬底上非晶硅薄膜太阳电池的材料研究》文中研究表明柔性衬底上非晶硅薄膜太阳电池的研究是当前光伏学领域中最活跃的研究课题之一。与玻璃衬底相比，柔性衬底太阳电池具有很多优点，比如：质轻、可卷曲、不怕碰撞、高重量比功率和面积比功率、价格便宜。因此柔性衬底太阳电池无论在军事上，还是民用上都有很广阔的应用前景。 本文主要是对柔性衬底上太阳电池的材料进行了研究。我们在原有玻璃衬底的PECVD工艺基础上，对设备进行改进，使其适合于柔性衬底上的薄膜淀积；并且我们作了大量的实验，探索柔性衬底上淀积薄膜材料的工艺参数。最后我们在柔性衬底上制备出了理想的薄膜材料。 具体的工作可以概括为：1)选择合适的柔性衬底，并对柔性衬底进行织构化处理，增加衬底上的陷光结构。2)在柔性衬底上淀积本征a-Si:H薄膜材料，并研究了衬底温度、辉光功率、反应压强，气体流量对材料性能的影响。3)为制备电池的窗口材料，我们采用硼掺杂a-Si(1-x)C_x:H的方法，制备出了性能良好的P~+层薄膜材料。并重点研究了辉光功率和衬底温度对P~+材料的影响。4)我们采用大量H_2气体稀释Si:H_4气体的方法，成功的淀积出了N~+型μC-Si:H薄膜材料。
郝国强[2]2003年在《非晶硅薄膜太阳电池的研究》文中认为能源危机与环境污染是人类正面临的重大挑战，开发新能源和可再生清洁能源是21世纪最具决定影响的技术领域之一。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，对太阳能电池的研究与开发也变的日益重要。 非晶硅薄膜太阳电池与晶硅太阳电池相比有如下优点，制作工艺简单；衬底温度低，耗材少，能沉积在廉价的衬底上，故成本低，能容易的应用集成工艺，进一步降低成本。因此，非晶硅薄膜太阳电池是一种很有发展前途的太阳电池。得到了广泛的研究。 本文主要利用分离室PECVD系统在玻璃衬底上沉积pin结构太阳电池，主要工作可总结如下：1)p层微晶结构的沉积；用μc-Si:H与传统所用的a-SiC:H分别做电池的p层，比较了二者的I-V特性，发现μc-Si:H作为电池的p层有更大的优越性。2)i层材料的沉积及i层的厚度对电池性能参数J_(sc),V_(oc),FF,η的影响。3)非晶硅太阳电池一致性及稳定性的研究。主要讨论了i层厚度及p层微晶对电池一致性的影响和i层厚度对稳定性的影响。4)玻璃衬底上倒向结构nip电池的沉积。
王慧娟[3]2009年在《柔性非晶硅薄膜太阳能电池关键制备技术研究》文中进行了进一步梳理柔性非晶硅薄膜太阳能电池以其可卷曲等独特的优点而成为当前光伏领域中研究的热点。但是柔性衬底一般透光性差,因而柔性衬底的采用也给非晶硅薄膜太阳能电池的制备工艺带来了新的问题。本文对柔性非晶硅薄膜太阳能电池的关键制备技术进行了研究,并对相关工艺进行了优化,从而提高柔性非晶硅薄膜太阳能电池的性能。本文采用不锈钢片和聚酰亚胺膜(PI膜)作为柔性衬底,针对柔性衬底和玻璃衬底的不同,对柔性衬底非晶硅薄膜太阳能电池的结构进行了设计和调整,并根据所设计的结构制定了相应的电池制备工艺方案。本文将ZnO:Al薄膜用于柔性非晶硅薄膜太阳能电池的背电极阻挡层及前电极,对ZnO:Al薄膜的制备工艺进行了研究,得出了制备ZnO:Al薄膜的优化工艺条件。并对比分析了ZnO:Al阻挡层及ZnO:Al前电极对太阳能电池性能的影响,发现加入ZnO:Al阻挡层后,电池的短路电流和开路电压有所提高;采用ZnO:Al薄膜作为前电极与采用铟锡氧化物透明导电薄膜(ITO)作为前电极相比,电池的性能稍有提高,不过变化不大,但是制备ZnO:Al薄膜的成本比ITO的低,因而电池的成本会有所下降。同时对n+层薄膜的结晶状态进行了研究,探讨了制备n+层微晶硅薄膜的工艺以及多晶硅薄膜的金属Al诱导低温晶化工艺。并分析了n+层薄膜的结晶状态对太阳能电池性能的影响,通过对所制备的电池样品性能进行分析后发现:采用微晶硅薄膜及多晶硅薄膜作为n+层后,电池的性能有所提高。
李红菊[4]2007年在《多孔硅上固相晶化制备晶硅薄膜的初步研究》文中研究说明在石油和天然气价格不断上扬的今天，可再生能源(尤其是太阳能)的研究已成为各国各大研究小组研究的重点。随着第叁代太阳能电池—薄膜太阳能电池的深入研究，要提高多晶硅薄膜太阳能电池的光伏转换效率，制备高质量的多晶硅薄膜是从本质上解决问题的一个途径。本文在制备高质量多晶硅薄膜方面做了些探索性的工作，薄膜转移技术为开发低成本晶体硅薄膜太阳电池提供了一条崭新的道路，利用强度低的中间层(孔隙率高的多孔硅层)的方法，在衬底和薄膜太阳电池之间，待制好薄膜太阳电池后靠机械应力把薄膜太阳电池与衬底分离，这是一类较新的太阳能电池制备方法。本论文正是以制备优良的多晶硅薄膜太阳能电池材料为目的，首先用电化学腐蚀方法制备多孔硅，然后在多孔硅上沉积硅膜并进行二次晶化。首先，本实验用电化学腐蚀法制备多孔硅，研究了腐蚀电流、腐蚀时间、和HF酸浓度、温度对孔隙率的影响，以及多孔硅表面形貌的影响因素，进一步研究了多孔硅的剥离。研究发现：(1)多孔硅的孔隙率随着腐蚀电流密度的增加、腐蚀时间的延长、温度上升、HF浓度的减小而增加。但是要在一定范围内才有效，那就是保证不发生电抛光；(2)电阻对多孔硅有很大的影响，电阻率大时不容易形成多孔硅层，只有电阻率很小时才能形成均匀的多孔硅层；(3)由于多孔硅孔隙中的液体在自然气化挥发过程中产生的巨大毛细应力，新鲜多孔硅样品表面在空气里基本变干后发生龟裂；(4)增大多孔硅的腐蚀电流密度，使其大于多孔硅形成的临界电流，发生电化学抛光，成功剥离了多孔硅层，多孔硅层在近紫外-可见光-近红外整个波段反射率都很低。其次，以等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)法在多孔硅衬底上制备了非晶硅薄膜。为制备多晶硅薄膜，对多孔硅上非晶硅薄膜进行后续热处理，用固相晶化的方法对非晶硅薄膜进行再结晶。研究了衬底、退火方式、温度、掺杂、时间对薄膜晶化的影响。通过激光Raman谱和X射线衍射仪(XRD)对热处理前后的等离子体化学气相沉积(PECVD)法制的硅薄膜进行了分析。发现：(1)多孔硅上的硅膜晶化的效果比石英上的好；(2)常规热退火样品的晶化比快速热退火的晶化好；(3)每个固相晶化温度对应一个晶化最佳的时间；(4)升高固相晶化时的温度可以减少晶化时间；(5)掺硼的薄膜比本征薄膜晶化效果好，有利于薄膜的外延生长；(6)硅薄膜中的H在退火时逸出形成翘皮，降低了薄膜质量。
丁迪[5]2010年在《太阳能用薄膜的制备与分析》文中提出由于世界上化石能源面临枯竭的危险,迫使人们对新能源的开发与利用投入了大量的人力和物力,太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的新能源引起了人们的兴趣。而且,太阳能是一种清洁的能源,利用太阳能不致引起环境污染。综合利用太阳能的研究是当前和长远的社会发展需要,也是科技工作者深感兴趣的重大研究课题。非晶硅是当前非晶半导体材料和器件的研究重点和核心。由于a-Si：H薄膜具有十分独特的物理性能和在制作工艺方面的加工优点,使它可用作大面积,高效率太阳能电池材料,大屏幕液晶显示器件等。与单晶硅等太阳电池相比,a-Si：H太阳电池在提高转换效率,降低成本和连续生产方面前景诱人。AlN属于III-V族化合物绝缘材料,是一种具有六方纤锌矿型晶体结构的宽能隙直接能带结构,在常温下禁带宽度Eg=6.2eV。AlN原子间以共价键结合,具有高的熔点,良好的化学稳定性和高的导热率,同时其热膨胀系数与硅相近,又具有低介电常数与介电损耗等性能,这使它在电子基板,半导体封装,电子组件散热等方面应用潜力无穷。由于氮化铝薄膜具有优异的压电特性及较高的表面声波波速,已成为发展高频声波组件的最佳材料。AlN宽禁带,同时与氮化镓晶格结构相同,有较少的晶格失配(Lattice mismatch2.4%),可作为半导体技术的绝缘层、保护层和缓冲层,可见AlN具有广泛的应用前景。采用热丝化学气相沉积方法,持续通入硅烷和氢气混合气体在聚亚酰胺衬底上生长了硅薄膜。用X射线衍射仪、泰勒台阶和原子力显微镜研究了不同气压、硅烷浓度和衬底温度等参数变化对薄膜生长速率、表面形貌和结构的影响规律。结果表明,生长的薄膜结构以非晶硅为主,随硅烷浓度的增大和衬底温度的升高,薄膜生长速率增加、薄膜的颗粒尺寸增大,表面更均匀。随着硅烷浓度的降低或衬底温度的升高,薄膜晶化程度增加。而工作气压对生长速率、薄膜形貌和微观结构的影响不明显。采用磁控溅射方法,在高纯氩气和氮气混合气氛下成功制备出Al(W)-AlN系太阳能选择性吸收薄膜。借助吸收光谱分析,比较了Al、W两种反射层材料上制备单层AlN和多层AlN薄膜的光谱吸收特性。结果表明：多层AlN薄膜比单层膜的吸收性能好；W比Al更适合做反射面材料,W-渐变型多层AlN膜系对太阳能的吸收率可达到80%以上。
于经[6]2010年在《廉价衬底上PECVD法制备非晶硅薄膜的工艺研究》文中认为环境污染和能源危机是现代社会面临的严峻问题，太阳能作为可再生的清洁能源使得太阳能电池的研究日益重要。非晶硅薄膜太阳能电池已经成为光伏领域的热点，廉价衬底的引入使其在成本方面具有更强的市场竞争力。非晶硅薄膜近年来也得到了广泛的研究。本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备，以SiH4和H2为气源，分别在玻璃片、单晶硅片、不锈钢片衬底上制备了非晶硅薄膜。采用XRD、Raman、SEM、FTIR等分析技术研究了硅烷浓度、衬底温度、射频功率、沉积气压等工艺参数对薄膜生长速率、结构、组态和表面形貌的影响。实验结果表明，玻璃衬底上非晶硅薄膜的沉积速率随硅烷浓度的增加、衬底温度的升高、射频功率和沉积气压的增大而增加。当硅烷浓度从3%增加到5%时，沉积速率增幅是最大的，当硅烷浓度由低到高变化时，薄膜结构中的SiH、SiH2组态转变为SiH组态；当衬底温度从300℃升高到350℃时，沉积速率提高最快，当衬底温度由低到高变化时，薄膜结构中的SiH、SiH2组态转变为SiH组态；当射频功率从40W增大到70W时，沉积速率增长最快，当射频功率由低到高变化时，薄膜结构中的SiH组态转变为SiH、SiH2组态；当沉积气压从80Pa增大到100Pa时，沉积速率提高最快，当沉积气压由低到高变化时，薄膜结构中的SiH、SiH2组态转变为SiH组态。通过实验得到了利用现有设备生长非晶硅薄膜的优化工艺参数。衬底材料的不同对薄膜的表面形貌有很大影响，玻璃和硅片上的薄膜表面较平整均匀，不锈钢片上的薄膜表面很粗糙。
杨宇东[7]2018年在《基于表面等离激元复合纳米森林结构的薄膜太阳能电池》文中研究说明在太阳能电池发展过程中,各国研究人员基于不同材料开发了多种太阳能电池,低成本、高光电转换率是所有太阳能电池追求的终极目标,也是拓宽太阳能电池应用领域和解决能源短缺问题的关键所在。本文基于等离子体再聚合技术并行加工了一种复合纳米森林结构,在此基础上设计并制备了复合纳米森林径向PIN结非晶硅薄膜太阳能电池。该电池充分利用了金属纳米颗粒的表面等离激元效应和纳米森林结构的陷光效应,可以有效提高非晶硅薄膜太阳能电池的光生载流子数量,有望在极薄的太阳能电池上实现较高的光电转换率。本文主要研究内容如下:(1)复合纳米森林结构的制备。采用等离子体再聚合技术,结合干法刻蚀、湿法腐蚀及金属溅射的方法制备了复合纳米森林结构,并对纳米森林结构的形貌、高度、周期以及金属纳米颗粒的尺寸、间距等参数进行了调控。(2)复合纳米森林结构的光学特性研究。从理论上深入研究了金属纳米颗粒的表面等离激元效应和纳米森林结构的陷光效应,并使用COMSOL Multiphysics软件仿真了复合纳米森林结构在200-2500nm波段范围内的光学特性;在此基础上,对实际结构进行了相关测试;此外,还对复合纳米森林结构的光学特性进行了调控。(3)复合纳米森林径向PIN结非晶硅薄膜太阳能电池的设计与制备。结合金属纳米颗粒的表面等离激元效应和纳米森林结构的陷光效应,设计了两种新型复合纳米森林径向PIN结非晶硅薄膜太阳能电池结构,并从理论上深入研究了其高光电转换率的机理,最后探索了相关制备工艺。综上,本文基于等离子体再聚合技术设计了新型复合纳米森林径向PIN非晶硅薄膜太阳能电池,该电池充分利用了金属纳米颗粒的表面等离激元效应和纳米森林结构的陷光效应,可以极大地提高光生载流子的数量;同时,该电池创新性地利用径向PIN结有效缩短了少数载流子的传输距离;此外,电池的整个制备工艺简单便捷,通过本文的研究有望实现低成本、高转换率非晶硅薄膜太阳能电池的批量制备。
陶媛, 杨凯凤, 玉桂远[8]2011年在《铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究现状与发展前景》文中进行了进一步梳理介绍了铜铟镓硒(CIGSe)薄膜太阳能电池的结构、性能特点,以及铜铟镓硒电池最新的制备技术,并探讨了铜铟镓硒太阳能电池未来的发展趋势。
参考文献：
[1]. 柔性衬底上非晶硅薄膜太阳电池的材料研究[D]. 张延生. 河北工业大学. 2002
[2]. 非晶硅薄膜太阳电池的研究[D]. 郝国强. 河北工业大学. 2003
[3]. 柔性非晶硅薄膜太阳能电池关键制备技术研究[D]. 王慧娟. 华中科技大学. 2009
[4]. 多孔硅上固相晶化制备晶硅薄膜的初步研究[D]. 李红菊. 郑州大学. 2007
[5]. 太阳能用薄膜的制备与分析[D]. 丁迪. 大连理工大学. 2010
[6]. 廉价衬底上PECVD法制备非晶硅薄膜的工艺研究[D]. 于经. 河北工业大学. 2010
[7]. 基于表面等离激元复合纳米森林结构的薄膜太阳能电池[D]. 杨宇东. 中北大学. 2018
[8]. 铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究现状与发展前景[J]. 陶媛, 杨凯凤, 玉桂远. 中国有色金属. 2011
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