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《南昌大学》 2018年
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硅基杂化异质结太阳能电池的先进陷光结构研究

王茜茜  
【摘要】:太阳能作为一种可再生清洁能源,是解决目前能源短缺和环境污染的有效方法之一。硅基-有机杂化异质结太阳能电池既保留了无机太阳能电池良好的光电性能,又充分发挥了有机太阳能电池成本低廉、易加工的优势,显示出巨大的应用前景。为了提高硅基-有机异质结太阳能电池的光电转换效率,研究者们引入硅微纳陷光结构以提高器件的光吸收性能。但是,硅微纳陷光结构自身较大的比表面积会使表面复合加剧,另外,较高的高宽比也会影响结构硅与有机物之间的接触质量,这些问题均对电池性能产生不利影响。因此,本论文针对这些突出问题,设计并制备了具有较低高宽比和比表面积的硅微纳陷光结构,通过改善结构硅和有机层之间的接触质量,进一步提升了器件效率。主要工作如下:(1)采用多通道微推注射法制备二维周期聚苯乙烯小球(PS)单分子层掩膜板,实现了不同直径的PS小球的高质量六角密排单层膜大面积制备,为二维周期微纳光子晶体规模化制备提供了技术支持。(2)为提高太阳能电池的光吸收,结合纳米球刻蚀和湿法刻蚀方法制备周期性正金字塔阵列结构。从光电两方面与随机金字塔结构进行对比研究,结合氮化硅减反膜,周期金字塔阵列在可见光区域获得更加优异的陷光效果,模拟基于周期金字塔晶硅电池的短路电流密度高达41.28 mA/cm~2,比传统的随机金字塔结构高出1.35 mA/cm~2,为高效太阳能电池的制备提供了高性能的陷光绒面设计。(3)以周期金字塔结构的硅片为基底,制备Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池。通过四甲基氢氧化铵修饰降低金字塔表面的粗糙度,减少表面缺陷。另外,掺杂硅烷偶联剂于PEDOT:PSS中,提高了PEDOT:PSS与周期金字塔之间电学接触,同时获得了全波段的光吸收增强。通过优化TMAH的修饰时间和硅烷偶联剂的掺杂浓度,获得最高效率达13.8%的基于周期金字塔阵列的Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池,为通过绒面形貌控制制备高性能硅基-有机杂化异质结太阳能电池提供了参考。我们提出了一种有效方法来加强器件光吸收而不以电学性能的降低为代价,为获得高性能低成本的太阳能电池提供了一种新思路。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM914.4

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