收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

双界面图形化柔性薄膜太阳能电池的界面调控及光电特性研究

林引岳  
【摘要】:由于加工成本和成本回收期的优势,薄膜太阳能电池已成为传统晶体硅太阳能电池的有力竞争者。同时,薄膜太阳能电池可以通过使用一些柔性的衬底来制备成柔性的薄膜太阳能电池,在建筑光伏和可穿戴设备中具有独特的优势。薄膜太阳能电池的光电转换性能在很大程度上依赖于其光吸收性能的好坏,以及载流子的分离和收集能力。一般来说,薄膜电池的载流子扩散长度较短,电学性能较差。进一步减小薄膜电池吸收层的厚度可以提高电荷的有效传输,但同时会减小其对入射光的有效吸收。因此,设计开发先进的光管理技术来解决薄膜电池中光学性质和电学性质之间的矛盾已成为光伏领域一个非常重要的课题。基于这种想法,本文提出了利用图形化衬底来构造纳米陷光结构以提高电池对光的捕获能力;另外,通过在电池上表面覆盖一层抗反射纳米柱薄膜来减少对光的反射,进一步提高电池对光的捕获能力。具体的,本文首先在柔性钛箔上制备了可控的图形化纳米凹坑阵列;随后制备和表征了由聚二甲基硅氧烷(PDMS,polydimethylsiloxane)制成的抗反射纳米柱薄膜。以非晶硅薄膜太阳能电池为研究对象,将图形化衬底和抗反射纳米柱薄膜引入到器件中,详细探讨了这两种纳米结构对非晶硅薄膜太阳能电池性能的影响,并用有限时域差分法(FDTD)对图形化薄膜太阳能电池中的电磁场分布及传输模式进行了分析。上述设计思路和实验方法对其他材料体系的薄膜太阳能电池的研发同样具有重要的指导意义,本文最后还提出了基于图形化有机薄膜太阳能电池的实验计划和方案。具体工作如下: 1、利用阳极氧化的方法制备图形化的钛衬底。在阳极氧化过程中,设置不同的阳极氧化偏置电压,可以获得不同孔间距的TiO2纳米管阵列。随后,使用超声或胶带粘除的方法将TiO2纳米管去除,可以发现留下的衬底具有纳米凹坑的结构,这便是图形化的钛衬底。在此基础上,本文还研究了不同氧化时间对图形化钛衬底的形貌的影响。 2、制备PDMS抗反射纳米柱薄膜。首先,通过多步阳极氧化的方法制备V型多孔氧化铝(AAO)薄膜;其次,将PDMS浇注到V型AAO薄膜上,并用氧等离子体清洗机通过抽真空的方式去除残留的气泡;随后,将V型AAO和PDMS一起放入烘箱,进行加热固化;最后,将PDMS与V型AAO模板分离,在PDMS薄膜上就会留下与V型孔道相反的纳米柱结构,这种薄膜就称之为PDMS纳米柱薄膜。 3、将图形化钛衬底和PDMS纳米柱薄膜引入非晶硅薄膜太阳能电池中。研究发现,图形化衬底具有宽波段的陷光作用,特别是在较长的光波段;而PDMS纳米柱薄膜可以有效的提高器件对短波段的光吸收。具体的,引入图形化钛衬底和PDMS纳米柱薄膜,器件的效率相比标准器件提高了37.6%。另外,在柔性性能方面,图形化的器件同样表现出了优越的性能。特别的,在弯曲角度达到120度和弯曲次数达到10,000次的基础上,器件的性能只有略微的下降。为了进一步验证图形化结构对器件性能的影响,本文采用FDTD的方法对器件进行了模拟仿真,并验证了图形化器件性能增强的机理是因为器件内部产生的波导模式和等离子体模式提高了光在器件中的传播长度和局域效果。 4、在上述研究的基础上,本文还给出了图形化衬底和抗反射纳米柱薄膜在有机太阳能电池中应用的实验计划和实验方案。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前11条
1 夏怡;张晓林;申晶;;一种基于高速柔性薄膜电子的CMOS温度传感器[J];遥测遥控;2014年01期
2 周南;罗尧治;;柔性薄膜太阳能电池的力电参数测试[J];实验力学;2010年06期
3 许贤;周南;罗尧治;;柔性薄膜太阳能电池与聚偏氟乙烯膜材复合后力电性能试验研究[J];建筑结构学报;2011年08期
4 李东栋;;柔性薄膜太阳能电池[J];世界科学;2013年09期
5 夏年生;罗雪娇;王昱;隋晓红;王静;柴新禹;;基于LabVIEW的多通道柔性薄膜微电极阵列阻抗自动测试分析系统[J];中国医学物理学杂志;2012年04期
6 何雪婷;陶杰;孙显俊;郭训忠;李华冠;;柔性薄膜太阳能电池用精密不锈钢基板冷轧成形的数值模拟[J];机械制造与自动化;2012年01期
7 李荣荣;赵晋津;司华燕;边志坚;马辉东;丁占来;;柔性薄膜太阳能电池的研究进展[J];硅酸盐学报;2014年07期
8 ;新发明新产品[J];发明与创新(综合版);2005年08期
9 李娅莉;赵欲晓;苏建梅;史丽敏;;柔性太阳能电池在服装领域的应用[J];上海纺织科技;2013年02期
10 张华祝;可打印太阳能电池[J];国外科技动态;2004年07期
11 ;[J];;年期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 付远;铁基纳米晶粉体/橡胶柔性薄膜的力敏特性与力敏机理研究[D];南昌大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 曾明;柔性薄膜加热器的设计和应用研究[D];华中科技大学;2007年
2 周南;柔性薄膜太阳能电池力学性能及其在膜结构中的应用研究[D];浙江大学;2010年
3 林引岳;双界面图形化柔性薄膜太阳能电池的界面调控及光电特性研究[D];太原理工大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 证券时报记者 尹振茂;日本新能源产业技术侧重四大方面[N];证券时报;2009年
2 首席记者 蔡立军;天津津能签署柔性薄膜太阳能电池项目[N];中国冶金报;2007年
3 广州博信周建新;G天富 比价偏低新能源股[N];证券时报;2006年
4 广州博信周建新;G天富新能源新军[N];证券时报;2006年
5 刘垠;绿色技术助力奥运建设[N];大众科技报;2008年
6 冠兴 文娟 生璇 赵强 记者 王建梁;光伏“薄膜硅太阳能电池”863项目启动[N];科技日报;2011年
7 驻昆山首席记者 姚喜新;把太阳能“卷”起来带走[N];苏州日报;2011年
8 本报记者 赵艳秋;TDK:立足材料开发 诠释环保方向[N];中国电子报;2010年
9 张恪;世界知名太阳能电池企业将参加第九届国际屋面展[N];中国建材报;2011年
10 记者 陈瑜;能发电的夹克衫不是梦[N];科技日报;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978