三维pn结在太阳能电池效率提高方面的应用探索

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1、三维pn结在太阳能电池效率提高方面的应用探索Investigationofa3DPNJunctionStructureinimprovingtheefficiencyofsolarcells、摘要:绒面（硅表面的一种金字塔式结构）由于能有效的提高硅片对光的吸收率，目前在太阳能电池领域中已广泛使用。本文试图在绒面结构的基础上，探索通过电化学刻蚀的方法，在绒面上制作一层多孔硅，以增大硅片对光的吸收率；同时在此基础上用扩散的方法制作三维pn结，以提高太阳能电池在能量转化时的有效pn结面积，从而有效地提高太阳能电池的效率。实验

2、中使用的电化学刻蚀法为阳极氧化法，即硅作为阳极，铂丝网为阴极，HF（掺入一定比例的水和乙醇或DMF）为电解液；硅片为p型，两面都抛光。关键词：太阳能电池绒面电化学刻蚀多孔硅三维pn结Abstract:Thetexturesurface,whichcanimprovethelightabsorptionrateofsiliconeffectively,hasbeenwidelyusedinsolarcells.Inthispaperwetrytogainalayerofporoussiliconbasedonthetex

3、turesurfacebyelectrochemicaletchingmethod,soastofurtherlyincreasethelightabsorption.Thenwewillmake3Dpnjunctionstructurebydiffusiononthepresulfidedsilicon,whichcanlargelyincreasetheactivejunctionareatoimprovetheconversionefficiencyofsolarcells.Inthisexperiment,th

4、eelectrochemicaletchingmethodiselectrochemistryanodicoxidation,thatisSiasanode,Ptascathode,themixtureofhydrofluoricacidandorganicsolutionaselectrolytesolution.Siliconwafer,p-type,ispolishedwithbothsides.Keywords:solarcellstexturesurfaceelectrochemicaletchingporo

5、ussilicon3Dpnjunction第一章引言41.1选题的背景和意义41.2论文的主要内容5第二章基础知识52.1.1半导体太阳能电池光电转换原理62.1.2光诱导电子转移反应62.2太阳能电池简介72.3绒面9第三章多孔硅的制备93.1多孔硅的分类93.2多孔硅的形成机制103.2.1多孔硅的制备103.3.1电化学刻蚀装置113.3实验装置123.3.1电化学反应装置123.4电化学刻蚀多孔结构的影响因素14第四章三位pn结的制作174.1三维pn结174.2三维pn结的制作工艺174.3三维pn结与传统p

6、n结比较17第五张总结195.1结论195.2展望20参考文献20致谢22第一章引言1.1选题的背景和意义一方面，随着石化燃料资源（油、气、煤等）的开采，不可再生资源的储量将迅速减少；另一方面，全球能耗却成指数增长。可以预见在不久的将来，石油、煤炭、天然气的不可再生资源必将枯竭，要维持人类社会的继续发展，必须要有新的能源出现，风能、热能、水能、生物能、太阳能等可再生能源都是可选能源，而太阳能则是其中最有希望的新能源，这是因为太阳内部的热核反应，每秒产生的能量多达4×10焦耳，恒定输出寿命将大于100亿年，太阳辐射到地球

7、的太阳能约为1km/m，超出目前人类能源消耗的数万倍（院士文章）；可见太阳能取之不尽用之不竭，开发和利用太阳能，特别是发展太阳能光伏电池产业具有十分重要的意义。1.2论文的主要内容目前，关于太阳能电池的理论研究已比较完善，单晶硅太阳能电池的最高转换效率（η）达到了24.9%，已接近其理论极限值25%，但由于生产成本偏高，离大面积使用还有一定距离。本文介绍了太阳能产业发展的现状，以及太阳能还不能大范围应用的原因，并通过实验的方法，采取简单的工艺手段，探索一条在不显着提高生产成本的情况下，显着提高太阳能电池的转换效率的途径

8、。文中主要介绍了多孔硅的制作技术，并比较了几种制作技术，说明选择电化学刻蚀法制作的原因，最后给出了三维pn结的制作方法，以及三维pn结在转换效率方面相对于传统pn结的优势。第二章基础知识2.1光电转换原理及基本概念2.1.1半导体太阳能电池光电转换原理太阳能电池是一种将太阳能转变为电能的器件。太阳能电池的工作原理基于半导体的光生伏