資源描述：
《單晶硅太陽電池表面織構(gòu)化-畢業(yè)論文設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目單晶硅太陽電池表面織構(gòu)化學(xué)院光伏工程學(xué)院專業(yè)光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)班級(jí)08級(jí)光伏（1）班姓名學(xué)號(hào)2085110169指導(dǎo)教師完成日期2010.10第11頁共11頁目錄1.引言42.實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過程42.1實(shí)驗(yàn)原理42.2實(shí)驗(yàn)過程53實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論54.表面織構(gòu)化技術(shù)應(yīng)用75結(jié)論96致謝107.參考文獻(xiàn)11第11頁共11頁摘要：一種新型的腐蝕劑,磷酸鈉(Na3PO4·12H2O)溶液,首次被用來腐蝕單晶硅太陽電池。在70℃下,用3%的磷酸鈉(Na3PO4·12H2O)溶液腐蝕25min
2、就能在硅片表面形成金字塔大小均勻、覆蓋率高的絨面結(jié)構(gòu),并且其表面反射率也很低。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn):開始時(shí),隨著腐蝕時(shí)間的增加,金字塔的密度越來越大,最后達(dá)到飽和;而且對(duì)于不同的濃度,溫度,這種飽和時(shí)間不同;如果腐蝕時(shí)間過長,金字塔的頂部就會(huì)發(fā)生崩塌,從而導(dǎo)致表面發(fā)射率的升高。雖然異丙醇(IPA)在氫氧化鈉(Noah)溶液中會(huì)明顯地改善織構(gòu)化的效果,但是在磷酸鈉(Na3PO4·12H2O)溶液中卻會(huì)對(duì)織構(gòu)化有很強(qiáng)的負(fù)面效應(yīng)。最后,在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)腐蝕機(jī)理進(jìn)行了深入地探討并認(rèn)為:擇優(yōu)腐蝕是金字塔形成的最基本的原因
3、,而缺陷、PO3-4或HPO2-4和異丙醇等僅僅是促進(jìn)大金字塔形成的原因。這種腐蝕劑的成本很低,不易污染工作環(huán)境且可重復(fù)性好,所以有可能用于大規(guī)模生產(chǎn)。關(guān)鍵詞:單晶硅;織構(gòu);磷酸鈉;腐蝕第11頁共11頁1.引言在太陽電池表面形成絨面結(jié)構(gòu)不僅可以降低表面的反射率,而且還可以在電池的內(nèi)部形成光陷阱,從而顯著地提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率[1]。對(duì)于單晶硅太陽電池,主要利用擇優(yōu)腐蝕原理,在硅片的表面形成金字塔結(jié)構(gòu)而達(dá)到此目的。目前最常用的腐蝕液是Noah(或KOH)、水和異丙醇的混合物[2～6]。其中,異丙醇不僅可以幫助
4、解除氫氣(H2)氣泡在硅片表面上的吸附,而且還可以促進(jìn)大金字塔的形成。這種溶液對(duì)硅片織構(gòu)化的效果好,而且可重復(fù)性也很好;但是異丙醇不僅成本高,而且易污染工作環(huán)境。最近,有人提出用Na2CO3(或K2CO3)溶液來對(duì)單晶硅進(jìn)行織構(gòu)化處理[7、8]。其原理是利用CO2-3水解產(chǎn)生OH-,而且CO2-3或HCO-3還起著異丙醇的作用,從而對(duì)單晶硅進(jìn)行表面織構(gòu)化。由于不需要異丙醇,所以成本低且不易污染環(huán)境。然而,使用該腐蝕劑的腐蝕效果的重復(fù)性較差,這使其很難在大規(guī)模生產(chǎn)中得以應(yīng)用。本文將首次采用磷酸鈉(Na3PO4·
5、12H2O)溶液對(duì)單晶硅太陽電池表面進(jìn)行織構(gòu)化處理,并對(duì)腐蝕過程以及異丙醇的加入對(duì)織構(gòu)化的影響作較深入的研究。最后,在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)織構(gòu)化的機(jī)理作以探討。2.實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過程2.1實(shí)驗(yàn)原理從化學(xué)角度,我們知道,Na2CO3和Na3PO4·12H2O都是強(qiáng)堿弱酸鹽,在水中會(huì)發(fā)生水解,其離子反應(yīng)方程式如下:CO2-3+H2O[HCO-3+OHPO3-4+H2O[HPO2-4+OH- 在平衡狀態(tài)下,可以算出水解產(chǎn)生的OH-的摩爾濃度如下[9]:[OH-]=-Kh2+K2h4+Kh×C 式中,Kh,C分別為水的
6、離解系數(shù)和原始溶液的摩爾濃度。因?yàn)镵2hnKh×C且Kh=KwKa,所以水解得到OH-的濃度大約為OH-]=C×KwKa其中Ka和Kw分別為水解系數(shù)、一定溫度下水的離子積常數(shù)。從上式可以定性地得到:在一定的溫度下,如果溶液的原始摩爾濃度相同,那么產(chǎn)生的OH-的摩爾濃度[OH-]則反比于K015a。對(duì)于磷酸鈉和碳酸鈉,其水解系數(shù)分別為4117×10-13和4168×10-11(298K)[10],所以對(duì)于相同摩爾濃度的磷酸鈉和碳酸鈉,磷酸鈉水解產(chǎn)生的OH-的摩爾濃度[OH-]大約是碳酸鈉產(chǎn)生的[OH-]的10倍
7、。從這個(gè)角度講,磷酸鈉(Na3PO4·12H2O)溶液應(yīng)比Na2CO3溶液優(yōu)越一些。2.2實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)所用的硅片是P型、電阻率為3～5Ω·cm的直拉單晶硅。試樣的大小是20mm×第11頁共11頁20mm,且雙面都經(jīng)化學(xué)拋光。先將試樣在酒精中進(jìn)行取油脂及玷污處理,爾后在低于10%的HF溶液中浸泡1min以去除自然氧化層,最后經(jīng)去離子水沖洗后,在不同的腐蝕條件下進(jìn)行腐蝕。腐蝕溫度由恒溫水浴槽控制,其精度為±0.5℃,且腐蝕是在密封體系中進(jìn)行的。需要值得注意的是在腐蝕過程中無須攪拌,因?yàn)閿嚢鑼?duì)織構(gòu)化有負(fù)作用[7]。
8、腐蝕后,硅片的表面形貌由掃描電鏡(SEM)觀察,其型號(hào)為JSM235CF。硅片的表面反射率是通過帶積分球的分光光度計(jì)測試出的,其型號(hào)是ShimadzuUV2240。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論圖1顯示了單晶硅表面經(jīng)3%的Na3PO4·12H2O溶液(重量比)在70℃腐蝕25min后的掃描電鏡照片。從照片上可以發(fā)現(xiàn)金字塔的大小均勻,覆蓋率高。圖2顯示了該硅片的表面反射率隨波長的變化。圖中表明,在波長從400nm到
