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《中国矿业大学》 2018年
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黑硅与TiO_2材料的制备及其光电转换性能研究

贾晨晨  
【摘要】:本文主要研究了黑硅太阳能电池的制绒工艺,优化了 HF/HNO3溶液修正刻蚀(MACE)工艺,拓展了黑硅在光电化学中的应用,对钙钛矿太阳能电池的致密层制备工艺也做了一些研究。针对以上研究,得出以下结论:1.针对金刚线切割多晶硅片制绒难的问题,对两步MACE法制备黑硅工艺进行了改进,采用富HNO3(HF:HNO3=1:6)扩孔刻蚀溶液对黑硅进行修正刻蚀,制备了反射率为15.05%左右、孔径大小和深度均为550 nm左右的多孔状黑硅;采用该反射率的硅片所制备的黑硅太阳能电池效率高达18.90%,比金刚线切割硅片直接酸制绒所制备的电池的效率高出0.28%,效率提升幅度达1.5%。同时溶液能稳定工作超8 h。在提升了黑硅太阳能电池效率的同时,降低了生产成本。2.针对湿法黑硅在太阳能领域的光电化学(PEC)中的应用,本文采用廉价p型铸造多晶硅片为原料,通过MACE、热扩散工艺制备了黑硅pn结并且将其作为电极应用于PEC电池中。结果表明,在材料结构、反射率不变的情况下,pn结黑硅比p型黑硅有着更好的PEC活性。原因在于形成pn结以后电极表面的电荷能更有效地分离。此外,研究还发现p型Si或pn结显示了 n型半导体的特征,提出能带结构模型对该现象进行合理解释。3.致密层对于钙钛矿太阳能电池(PSC)至关重要。本文首先优化了旋涂法和喷涂法制备致密层的工艺,分别取得最佳效率为13.12%和14.21%的器件。再通过超声雾化法,制备了膜厚仅为50 nm的TiO2致密层,并获得了光电转换效率为15.42%的PSC器件,其短路电流密度更是高达21.85 mA/cm2。同时,基于超声雾化致密层的PSC的迟滞率仅为3.5%,远低于旋涂法的30.9%和喷涂法的19.2%。这些研究也为大面积钙钛矿太阳能电池致密层制备提供了新的方案。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ127.2;TQ134.11;TM914.4

【参考文献】
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【共引文献】
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