基于等離激元結(jié)構(gòu)柔性非晶硅薄膜太陽能電池的研究.pdf

1、全球能源危機與環(huán)境污染的問題促使太陽能光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，而促進太陽能電池的快速推廣與應(yīng)用的主要手段是降低成本與提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。柔性非晶硅(a-Si∶H)薄膜太陽能電池輕質(zhì)、可卷曲和易攜帶的特點使其具有非常廣闊的應(yīng)用前景。但是超薄的光吸收層導(dǎo)致非晶硅薄膜太陽能電池具有轉(zhuǎn)換效率低的缺點，這就需要對其工藝參數(shù)進行優(yōu)化或者制備新型的等離激元結(jié)構(gòu)來增強非晶硅薄膜的光吸收，最終達到提高電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
　　首先，本文探討

2、了氧氣濃度對非晶硅薄膜電池的摻錫氧化銦(ITO)前電極厚度、電阻率和透過率的影響。結(jié)果表明:氧氣濃度主要影響ITO薄膜的電學(xué)性能，在0.21％的氧氣濃度下，薄膜的電阻率最小;而且在0.21％的氧氣濃度條件下的電池效率最高。從而確定制備前電極ITO的氧氣最優(yōu)濃度。
　　其次，基于陽極氧化鋁自組裝的方法，本文制備出周期性尺寸為～350 nm與～500 nm的半球形納米凹坑鋁襯底。結(jié)果表明:與平面電池相比較，有納米凹坑結(jié)構(gòu)的電池在整個光

3、吸收波段內(nèi)均有很明顯的光吸收增強，并通過有限時域差分法(FDTD)光學(xué)仿真印證了此結(jié)構(gòu)的陷光作用;最終此納米凹坑結(jié)構(gòu)使得其短路電流密度與能量轉(zhuǎn)換效率分別有29.4％與30.8％的提高，均優(yōu)于商用隨機絨面的摻氟氧化錫(FTO)導(dǎo)電玻璃。這是由于周期性的納米凹坑結(jié)構(gòu)激發(fā)了電池中表面等離激元共振效應(yīng)與光波導(dǎo)模式。另外，凹坑尺寸為500 nm的電池相較于350 nm有更好的光電轉(zhuǎn)換性能。
　　然后，本文采用簡便高效的陽極氧化的方法在鋁片上

4、制備一層致密的Al2O3薄膜。Al2O3薄膜能夠有效地抑制電池背反層中的Ag薄膜與鋁襯底的相互擴散;10nm的Al2O3薄膜使電池的能量轉(zhuǎn)換率提高了3.4％，而且這層阻擋層對電池加熱后性能的減弱有一定的抑制作用。
　　最后，本文利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)對納米凹坑鋁襯底電池進行封裝處理，并在不同的彎曲角度與不同斜入射光角度條件下對其進行了性能測試。結(jié)果表明:鋁襯底上的柔性非晶硅薄膜太陽能電池即使在120°的彎曲角度下，其能量轉(zhuǎn)