免费论文：绒面纳米硅薄膜太阳能电池的研制

本文介绍了我国的太阳能资源分布、光伏产业的发展、太阳能电池的分类和高效太阳能电池发展过程，评述了绒面制备技术和纳米硅薄膜太阳能电池的研究进展。本文重点研制绒面纳米硅薄膜太阳能电池, 即低成本、高效陷光的绒面技术与低成本、高效率的异质结纳米硅太阳能电池相结合制备绒面纳米硅薄膜太阳能电池。运用自行设计的水浴温控设备，采用湿化学法对单晶硅片进行了各向异性腐蚀，通过正交试验最终获得了反射率为11.02%金字塔状的绒面；对腐蚀过程各个的影响因素（时间，浓度，温度）进行了分析并且对于不同规格的硅片腐蚀结果进行比较。通过对绒面反射率进行模拟计算和试验结果分析获得了制备低反射率绒面的较优工艺。利用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）法制备了晶态含量在（50±5）%之间，晶态峰在509-518cm-1之间，室温电导率达到4.9×100Ω-1•cm-1的本征纳米硅膜，并通过在沉积过程中掺入PH3制备了N型纳米硅薄膜。通过比较和优化各个沉积条件，最终在较高沉积气压下获得了较高沉积速率（2~3nm/min）的纳米硅薄膜（比以前提高了2~3倍）。采用励磁磁控溅射法沉积ITO薄膜, 分析了不同的沉积参数（氧流量、溅射气压、溅射电流）对ITO薄膜光电性能的影响规律。最终得到了适合太阳电池减反射层并兼作电极的ITO薄膜, 其较优沉积参数为1.9sccm(氧流量),2Pa(溅射气压)和0.4A（溅射电流）, 其ITO薄膜电阻率达到1.0×10-3Ω۰cm, 透过率（550nm）高达89.2%。通过理论计算和实际可操作性结合，对电池的掩模板进行了优化和改进，设计和加工了面积为1cm2，汇流条为0.6mm，集流条为0.1mm，间距为2.5mm的掩模板。采用廉价的硅片制备了结构为grid /ITO/n-nc-Si / i-nc-Si / p-c-Si/ Al的绒面纳米硅薄膜太阳能电池。通过大量的试验和理论计算，对影响电池性能的因素进行了综合分析，进而优化工艺参数，最终制备出了电池效率为6.8 %的样品（Voc=437mV，Isc=22.5mA/cm2, FF=0.68）。利用美国宾州大学开发AMPS的一维模拟软件的对纳米硅薄膜太阳能电池的参数进行了初步模拟，并对模拟结果进行理论分析，得出界面态密度尽量减少，不能超过5×1012cm-2，缓冲层的厚度要适中，40nm左右为宜，此外窗口层还需重掺减薄。

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