基于ZnO納米陣列的硅薄膜太陽能電池.pdf

1、本碩士論文提出了一種基于ZnO納米陣列的n-ZnO/p-Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其結(jié)構(gòu)為:FTO或AZO透明導(dǎo)電玻璃/ZnO籽晶層/ZnO納米陣列/硅薄膜/金屬電極。本論文具體研究了該太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備方法和表征，通過改變工藝條件和制備參數(shù)研究制備此結(jié)構(gòu)的太陽能電池。電池的主要制備過程為:首先在FTO或AZO透明導(dǎo)電玻璃襯底上采用溶膠-凝膠法形成ZnO籽晶層，化學(xué)溶液生長法在籽晶層上制備ZnO納米陣列;其次采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉淀法(

2、PECVD)在ZnO納米陣列表面制備硅薄膜;最后在硅薄膜上蒸鍍金屬電極制備成太陽能電池。與其他太陽能電池結(jié)構(gòu)相比，本電池結(jié)構(gòu)中硅薄膜在ZnO納米棒上形核生長，形成硅薄膜包覆ZnO納米陣列的結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得硅薄膜與納米陣列全面接觸，能充分利用納米陣列傳遞載流子的作用，提升電池的光伏轉(zhuǎn)換效率。本論文采用金屬Al誘導(dǎo)晶化法制備多晶硅薄膜，實(shí)驗(yàn)中引入的元素Al擴(kuò)散到ZnO中為N型摻雜，擴(kuò)散到Si中為P型摻雜，不僅避免在制備或使用過程中摻雜元

3、素互擴(kuò)散導(dǎo)致的電池性能變化，又能形成有效的pn結(jié)，提高電池的開路電壓。
　　本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功制備出硅薄膜全面包覆ZnO納米陣列的電池結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)中，通過改變ZnO生長中前驅(qū)體Zn2+的濃度、反應(yīng)時(shí)間，調(diào)控制備N型ZnO納米陣列形貌;通過改變制備硅薄膜的制備溫度和沉積時(shí)間、硼烷摻雜濃度等制備包覆ZnO納米陣列的P型硅薄膜。利用X射線衍射儀、紫外-可見分光光度計(jì)、掃描電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀和四探針對制備出的太陽能電池各層薄膜的晶體