论文题目: 太阳电池减反射薄膜的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 流体机械及工程
作者: 王贺权
导师: 巴德纯,沈辉,闻立时
关键词: 太阳电池,反应磁控溅射,减反射薄膜
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 提高太阳能的利用率,尤其是太阳电池的光电转化率是科研工作者研究的一个重要方向。对于提高太阳电池的光电转换效率的方法很多,但比较可行又能降低太阳电池成本的方法是在太阳电池表面形成一层减反射薄膜,以减少太阳电池表面对阳光的反射损失。目前应用较广泛的方法是喷涂和刷涂法等,这些方法普遍存在污染环境、附着力差等缺点;磁控溅射方法能够实现绿色环保生产,而且膜层的附着力较好。对于减反射薄膜材料主要是MgF2、Si3N4、Ta2O5等它们在制备和应用过程中或多或少存在着缺点和不足;SiO2、TiO2是良好的减反射薄膜材料,其中TiO2薄膜还具有光催化、光降解和防雾、防露等特性,能够大大提高减反射薄膜的性能。本论文主要是应用反应磁控溅射方法制备太阳电池减反射薄膜的研究。第一、应用稳定的直流磁控溅射设备制备TiO2减反射薄膜并通过n&k Analyzer1200薄膜光学分析仪、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、ALPHA-STEP500型台阶仪等仪器对薄膜进行表征,分析氧分压、总气压、工作温度、靶基距等制备工艺参数对薄膜性能结构的影响。其结论如下:(1)随着氧流量的增加薄膜的反射低谷向中心波长550nm处移动;消光系数k随氧流量的增加有增大的趋势;氧流量的变化对折射率的影响不大;薄膜的厚度随氧流量的增加而减少;氧流量增加薄膜中的金红石相TiO2含量增多,薄膜表面由粗糙疏松变的致密光滑。(2)随着总气压的增加薄膜的反射低谷向短波方向移动;总气压对消光系数k影响不大;随着总气压的增加薄膜的折射率出现了下降的趋势,但当总气压达到一定的量值时折射率的变化趋于稳定;薄膜的厚度随总气压的增加而减少;随着总气压的增加TiO2的晶体结构由金红石相向锐钛矿相转变,薄膜的表面的颗粒度大小由粗大变得微小细密。(3)随着温度的增加薄膜的平均反射率降低并且反射低谷向长波方向移动;温度对消光系数k影响不大;当温度低于180℃薄膜的折射率变化不大,当温度达到240℃左右时薄膜的折射率明显降低;薄膜的厚度随温度的增加而增加;随着温度的增加TiO2的晶体结构由混晶变为单一的锐钛矿相,薄膜的表面的颗粒由多变少,表面形貌由粗糙多孔变得细腻平滑。
论文目录:
声明
中文摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 太阳电池的历史发展及原理
1.1.1 太阳电池的历史发展
1.1.2 太阳电池的工作原理
1.2 减反射薄膜的历史发展及原理
1.2.1 减反射薄膜的历史发展
1.2.2 减反射薄膜的原理
1.3 减反射薄膜在太阳电池上的制备方法
1.4 本论文的研究内容及安排
第二章 TiO_2的特性及减反射薄膜的制备
2.1 TiO_2 的特性及薄膜的制备
2.1.1 TiO_2 的晶体结构及特性
2.1.2 TiO_2 薄膜的应用
2.2 TiO_2 减反射薄膜制备
2.2.1 实验设备介绍
2.2.2 Si 基底的清洗
2.2.3 TiO_2 减反射薄膜的制备
2.3 小结
第三章 TiO_2减反射薄膜的表征
3.1 TiO_2 减反射薄膜表征所使用的测试技术
3.1.1 n&k Analyze11200
3.1.2 X 射线衍射分析（XRD）
3.1.3 扫描电子显微镜（SEM）
3.1.4 ALPHA-STEP500 型台阶仪
3.2 氧流量对直流反应磁控溅射制备TiO_2减反射薄膜性能结构的影响
3.2.1 试验条件
3.2.2 氧分压对TiO_2 薄膜光学性能的影响
3.2.3 氧分压对TiO_2 薄膜厚度的影响
3.2.4 氧分压对TiO_2 薄膜结构的影响
3.2.5 氧分压对TiO_2 薄膜表面形貌的影响
3.2.6 结论
3.3 总气压对直流反应磁控溅射制备TiO_2减反射薄膜性能结构的影响
3.3.1 试验条件
3.3.2 总气压对TiO_2 薄膜光学性能的影响
3.3.3 总气压对TiO_2 薄膜厚度的影响
3.3.4 总气压对TiO_2 薄膜结构的影响
3.3.5 总气压对TiO_2 薄膜表面形貌的影响
3.3.6 结论
3.4 温度对直流反应磁控溅射制备TiO_2减反射薄膜性能结构的影响
3.4.1 试验条件
3.4.2 温度对TiO_2 薄膜光学性能的影响
3.4.3 温度对TiO_2 薄膜厚度的影响
3.4.4 温度对TiO_2 薄膜结构的影响
3.4.5 温度对TiO_2 薄膜表面形貌的影响
3.4.6 结论
3.5 靶基距对直流反应磁控溅射制备TiO_2减反射薄膜性能结构的影响
3.5.1 试验条件
3.5.2 靶基距对TiO_2 薄膜光学性能的影响
3.5.3 靶基距对TiO_2 薄膜厚度的影响
3.5.4 靶基距对TiO_2 薄膜结构的影响
3.5.5 靶基距对TiO_2 薄膜表面形貌的影响
3.5.6 结论
3.6 小结
第四章 太阳电池双层减反射薄膜的研究
4.1 Si02/TiO_2 太阳电池双层减反射薄膜的研究
4.1.1 实验
4.1.2 薄膜的表征
4.2 单质TiO_2 太阳电池双层减反射薄膜的研究
4.2.1 实验
4.2.2 薄膜性能的表征
4.3 小结
第五章 磁控溅射制备 TiO_2减反射薄膜对太阳电池光电转换效率影响的究
5.1 电池I-V 特性测量
5.2 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
个人简历
博士期间发表论文情况
发布时间: 2006-10-30
参考文献
- [1].晶体硅太阳能电池梯度减反射膜及硅锭中晶体缺陷的研究[D]. 刘兵发.南昌大学2013
相关论文
- [1].染料敏化二氧化钛纳米晶薄膜太阳电池研究[D]. 韩宏伟.武汉大学2005
- [2].太阳电池I-V方程显式求解原理研究及应用[D]. 丁金磊.中国科学技术大学2007
- [3].玻璃基太阳能电池薄膜材料制备及其结构和性能研究[D]. 徐慢.武汉理工大学2006
- [4].氢化纳米硅（na-Si：H）薄膜太阳电池研究[D]. 于化丛.上海交通大学2005