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黑硅与黑硅太阳电池的研究进展 被引量:7
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作者 蒋晔 沈鸿烈 +2 位作者 岳之浩 王威 吕红杰 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期254-259,269,共7页
黑硅材料的特殊结构能够极大地降低硅表面的光反射,有效地提高硅基太阳能电池转换效率。本文介绍了国内外黑硅制备技术的进展,黑硅的制备方法主要包括飞秒激光法、化学腐蚀法、反应离子刻蚀法和电化学腐蚀法。还概述了黑硅太阳电池的研... 黑硅材料的特殊结构能够极大地降低硅表面的光反射,有效地提高硅基太阳能电池转换效率。本文介绍了国内外黑硅制备技术的进展,黑硅的制备方法主要包括飞秒激光法、化学腐蚀法、反应离子刻蚀法和电化学腐蚀法。还概述了黑硅太阳电池的研究进展,并展望了黑硅及其应用的发展趋势。 展开更多
关键词 黑硅 减反射 黑硅太阳电池
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圆化处理法制备高效大尺寸多晶黑硅太阳电池 被引量:4
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作者 蒋晔 沈鸿烈 +6 位作者 蒲天 唐群涛 郑超凡 芮春保 罗旌旺 吴兢 蔡济波 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期683-686,共4页
采用金属辅助化学腐蚀法制备了多晶黑硅,并研究了极低浓度NaOH溶液对扩孔后黑硅结构的圆化作用及其对多晶黑硅太阳电池性能的影响。用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和量子效率(Quantum efficiency,QE)测试仪对黑硅表... 采用金属辅助化学腐蚀法制备了多晶黑硅,并研究了极低浓度NaOH溶液对扩孔后黑硅结构的圆化作用及其对多晶黑硅太阳电池性能的影响。用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和量子效率(Quantum efficiency,QE)测试仪对黑硅表面形貌及黑硅电池性能进行了表征。结果表明,利用极低浓度的NaOH圆化扩孔后黑硅的尖端及棱角可以减少表面复合的影响。处理后的黑硅表面孔洞均匀且平滑,黑硅太阳电池400~900nm可见光波段平均反射率为4.15%,批量生产的电池平均转换效率达到17.94%,比常规酸制绒工艺制备的电池平均转换效率提高了0.35%。 展开更多
关键词 黑硅 微结构 圆化处理 反射率 太阳电池
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硅基太阳电池用黑硅材料的研究进展 被引量:4
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作者 廖承菌 李学铭 杨培志 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期7-12,共6页
介绍了黑硅材料在硅基太阳电池中的广角宽光谱吸收特性、主要制备方法等研究现状,并指出所面临的问题和今后的研究趋势。
关键词 太阳电池 黑硅 制备方法 研究进展
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高效多晶黑硅电池的产线技术 被引量:6
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作者 韩长安 邹帅 +4 位作者 李建江 曹芳 王栩生 章灵军 苏晓东 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2164-2169,共6页
在产线工艺的基础上,研发金属催化化学刻蚀技术,制备出具有微米/纳米复合绒面结构的多晶黑硅太阳电池。通过对黑硅纳米结构的修正刻蚀,实现电池光学性能和电学性能的同步提高;通过系统的优化,黑硅电池的性能特圳是其短路电流提高r... 在产线工艺的基础上,研发金属催化化学刻蚀技术,制备出具有微米/纳米复合绒面结构的多晶黑硅太阳电池。通过对黑硅纳米结构的修正刻蚀,实现电池光学性能和电学性能的同步提高;通过系统的优化,黑硅电池的性能特圳是其短路电流提高rI50~300mA,这主要得益于电池蓝光响应特性的改善。 展开更多
关键词 多晶黑硅电池 金属催化化学刻蚀技术 纳米绒面 光电转换效率
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基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池 被引量:8
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作者 沈鸿烈 蒋晔 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期744-752,共9页
采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline-black silicon,mc-bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催... 采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline-black silicon,mc-bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催化腐蚀(Metal assisted chemical etching,MACE)对砂浆切割(Multi wire slurry sawn,MWSS)多晶硅片(Multicrystalline silicon,mc-Si)进行了研究,发现倒金字塔结构的面夹角均为54.7°,且500nm尺寸大小的倒金字塔结构黑硅太阳电池的转换效率达到了18.62%,电池的表面反射率降低至3.29%。研究了Ag/Cu双原子催化腐蚀法对金刚线切割(Diamond wire sawn,DWS)多晶硅片的制绒效果,发现多晶硅片表面金刚线切割痕几乎消失不见,采用倒金字塔尺寸为600nm的DWS片样品制备出了性能最佳的太阳电池,其开路电压Voc为640mV,短路电流密度Jsc为37.35A/cm2,填充因子FF为79.91%,最高效率为19.10%,高于同结构的MWSS多晶黑硅太阳电池。 展开更多
关键词 多晶硅 黑硅 倒金字塔 金刚线切割 太阳电池
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多晶黑硅材料及其太阳电池应用研究 被引量:2
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作者 沈泽南 刘邦武 +4 位作者 夏洋 刘杰 李超波 刘金虎 钟思华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期729-733,共5页
利用等离子体浸没离子注入技术(PⅢ)成功制备了多晶黑硅材料。通过原子力显微镜(AFM)观测分析多晶黑硅材料的表面形貌和粗糙度,黑硅材料表面呈小山峰结构,表面粗糙度约为50nm。利用紫外.可见一红外分光光度计测量黑硅的反射率,... 利用等离子体浸没离子注入技术(PⅢ)成功制备了多晶黑硅材料。通过原子力显微镜(AFM)观测分析多晶黑硅材料的表面形貌和粗糙度,黑硅材料表面呈小山峰结构,表面粗糙度约为50nm。利用紫外.可见一红外分光光度计测量黑硅的反射率,结果表明黑硅材料在300—1100nm的平均反射率为7.9%,远低于酸制绒硅片反射率。利用制备的多晶黑硅材料制备太阳电池器件,其光电转换效率可达15.88%,开路电压为605mV,短路电流密度为33.7mA/cm2。最后研究了扩散工艺对黑硅太阳电池性能的影响。 展开更多
关键词 等离子体浸没离子注入 黑硅 太阳电池
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超薄柔性黑硅太阳电池研究 被引量:1
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作者 周洪彪 谢卓敏 +2 位作者 刘文峰 陆运章 姬常晓 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2479-2483,共5页
通过PC1D模拟软件分析了硅片厚度对电池性能的影响,结果表明:随着硅片厚度减薄,硅片对光的吸收效率逐渐减弱。为了强化硅片表面的陷光能力,弥补硅衬底减薄对光吸收的损失,采用化学刻蚀法制备获得了具有纳米绒面的黑硅太阳电池。通过模... 通过PC1D模拟软件分析了硅片厚度对电池性能的影响,结果表明:随着硅片厚度减薄,硅片对光的吸收效率逐渐减弱。为了强化硅片表面的陷光能力,弥补硅衬底减薄对光吸收的损失,采用化学刻蚀法制备获得了具有纳米绒面的黑硅太阳电池。通过模拟对比厚度为80μm的黑硅电池和常规电池性能,结果表明:硅纳米长度为0.85μm的黑硅表面平均反射率从常规制绒的12.65%降低至4.06%,黑硅电池短路电流从常规的8.693 A增加至9.104 A,黑硅电池效率从常规的18.87%提高至19.74%。 展开更多
关键词 超薄 黑硅 太阳电池 反射率
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太阳电池用非晶碳薄膜在黑硅衬底上的生长 被引量:1
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作者 苏博 姚宁 +2 位作者 鲁占灵 路钟杰 关瑞红 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第24期12-15,共4页
利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在黑硅和抛光单晶硅片衬底上生长非晶碳薄膜,其中变量为CH4流量,分别为10sccm、14sccm、18sccm、22sccm、26sccm。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱表... 利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在黑硅和抛光单晶硅片衬底上生长非晶碳薄膜,其中变量为CH4流量,分别为10sccm、14sccm、18sccm、22sccm、26sccm。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱表征了非晶碳薄膜的结构和形貌特征。结果表明,在650℃时随着CH4流量的逐渐增加,在平整的非晶碳薄膜上C-C的sp2相团簇颗粒的直径逐渐变大。AFM测试结果显示,非晶碳薄膜表面的平均粗糙度(Ra)为0.494nm。 展开更多
关键词 微波等离子体化学气相沉积 黑硅 非晶碳薄膜 太阳电池
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多晶黑硅表面微结构对电池效率的影响 被引量:1
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作者 孙楚潇 张丹妮 +2 位作者 王月 李平 王宇轩 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第6期458-462,468,共6页
采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiN_x薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率。通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)... 采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiN_x薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率。通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、太阳电池测试系统等测试和表征不同扩孔时间对多晶黑硅各方面性能的影响。结果表明:未被NaOH扩孔处理的多晶黑硅的反射率最低,为5.03%,多晶黑硅太阳电池的光电转化效率为16.51%。当多晶黑硅被NaOH腐蚀40 s时,反射率为10.01%,电池的效率为18.00%,比普通多晶硅太阳电池的效率高2.19%,比未被扩孔处理的多晶黑硅太阳电池的效率高1.49%。 展开更多
关键词 多晶黑硅 多晶黑硅太阳电池 金属辅助化学刻蚀(MACE) NaOH腐蚀扩孔 表面微结构
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微纳混合结构黑硅的制备及其关键工艺技术讨论 被引量:1
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作者 陈文 陈乐 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1486-1492,共7页
黑硅是一种能大幅提高器件光电转换效率的新型电子材料,微纳混合结构黑硅是一种比普通黑硅材料更高效的新型黑硅材料,如何制备出大面积、形貌特征好、表面洁净度高的黑硅材料是制备高效的黑硅太阳能电池的前提。首先,利用湿法腐蚀方法,... 黑硅是一种能大幅提高器件光电转换效率的新型电子材料,微纳混合结构黑硅是一种比普通黑硅材料更高效的新型黑硅材料,如何制备出大面积、形貌特征好、表面洁净度高的黑硅材料是制备高效的黑硅太阳能电池的前提。首先,利用湿法腐蚀方法,通过设计合适的反应固体装置和良好的工艺控制手段,在金字塔硅表面制备了大面积的微纳混合结构黑硅;然后,对其制备的关键工艺技术进行了研究讨论。实验结果表明,该方法制备的微纳混合结构黑硅具有形貌特征好、表面洁净度高和低表面反射率等特征。有效去除表面银沉积物后,该黑硅在300~1 100 nm范围内的加权平均反射率低至4.06%。该制备工艺方法适用于大面积高效微纳混合结构黑硅的规模制备,在高效黑硅太阳能电池领域具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 金字塔结构 微纳混合结构 黑硅 太阳能电池
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晶体硅表面Ag纳米颗粒形貌控制及其对黑硅性能的影响
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作者 贾淑婷 王苏尧 +3 位作者 韩志达 夏金威 薛丹丹 张磊 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期520-524,共5页
采用湿法化学法在太阳能级Si(100)表面沉积Ag纳米颗粒,并对Ag颗粒进行了退火处理。利用扫描电子显微镜研究了不同沉积时间及退火工艺对硅片表面Ag纳米颗粒形貌的影响规律。在此基础上采用退火前后的鲰纳米颗粒辅助化学腐蚀法制备了... 采用湿法化学法在太阳能级Si(100)表面沉积Ag纳米颗粒,并对Ag颗粒进行了退火处理。利用扫描电子显微镜研究了不同沉积时间及退火工艺对硅片表面Ag纳米颗粒形貌的影响规律。在此基础上采用退火前后的鲰纳米颗粒辅助化学腐蚀法制备了黑硅减反射结构,并用扫描电子显微镜观察了所制备黑硅的微结构,用紫外.可见分光光度计研究了所制备黑硅的反射率。研究表明,制备的Ag颗粒为不规则片状结构,并且随鲰沉积时间的延长,Ag颗粒逐渐长大。通过对样品退火处理,Ag颗粒收缩成球状纳米颗粒。利用未退火的舷颗粒制备的黑硅呈不规则纳米线状微结构,在300~1100nm范围内平均反射率为2.7%;而利用退火后球状Ag纳米颗粒制备的黑硅则呈多孔状微结构,同样波长范围内平均反射率为14.2%。 展开更多
关键词 AG纳米颗粒 黑硅 反射率 太阳能电池
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清洗工艺对金属辅助刻蚀制备黑硅及其光伏器件的影响
12
作者 罗旌旺 蒲天 +3 位作者 吴兢 芮春保 孔凡建 沈鸿烈 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期371-375,共5页
为了减少黑硅表面缺陷对黑硅太阳电池性能的影响,本文以金属纳米颗粒辅助刻蚀制备的156 mm×156 mm多晶黑硅为研究对象,分别采用传统RCA清洗工艺中SC1清洗方法及其改进方法清洗黑硅,并通过SEM、少子寿命、IV、QE等手段表征黑硅微观... 为了减少黑硅表面缺陷对黑硅太阳电池性能的影响,本文以金属纳米颗粒辅助刻蚀制备的156 mm×156 mm多晶黑硅为研究对象,分别采用传统RCA清洗工艺中SC1清洗方法及其改进方法清洗黑硅,并通过SEM、少子寿命、IV、QE等手段表征黑硅微观结构及其光伏器件电性能。结果表明:改进清洗方法比SC1具有更好的清洗效果,能够有效去除黑硅中的金属残留,同时修正黑硅表面微结构,黑硅的少子寿命由1.98μs提高到3.09μs。对于156mm×156mm多晶黑硅太阳电池,改进方法清洗的黑硅电池比SC1方法清洗黑硅太阳电池短路电流提升62m A,平均转化效率提升了0.16%,达18.01%。 展开更多
关键词 黑硅 清洗工艺 少子寿命 太阳电池
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反应离子刻蚀法(RIE)制备的高效黑硅太阳能电池 被引量:3
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作者 刘文峰 赵增超 +2 位作者 周子游 黄海龙 蔡先武 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期880-885,共6页
为强化硅片表面陷光能力,采用反应离子刻蚀法(RIE)制备具有纳米绒面的单晶和多晶黑硅太阳电池。采用RIE处理后,单晶硅片反射率从14.08%降低到5.78%,多晶硅片反射率从23.42%降低到8.90%,但低的反射率引起了较大的表面载流子复合。本研究... 为强化硅片表面陷光能力,采用反应离子刻蚀法(RIE)制备具有纳米绒面的单晶和多晶黑硅太阳电池。采用RIE处理后,单晶硅片反射率从14.08%降低到5.78%,多晶硅片反射率从23.42%降低到8.90%,但低的反射率引起了较大的表面载流子复合。本研究通过表面结构修饰和热氧化钝化的方式大幅提升了少子寿命,单晶黑硅电池平均转换效率达到20.38%,多晶黑硅电池平均转换效率达到19.25%。由于金刚线切硅片无法沿用传统的酸制绒,采用RIE处理及工艺优化后,电池转换效率达到19.22%,对行业推广低成本的金刚线切硅片有重大意义。 展开更多
关键词 黑硅 太阳电池 反射率 金刚线切多晶硅片
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衬底温度对ITO薄膜及黑硅SIS型太阳电池性能影响 被引量:3
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作者 金磊 李玉芳 +5 位作者 沈鸿烈 唐群涛 蒋晔 郑超凡 杨楠楠 王洪美 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期62-68,共7页
结合反应离子刻蚀法和掩膜法在n型硅片表面制备出圆锥状结构黑硅,利用湿法氧化法在硅片表面氧化出一层超薄SiOx,采用磁控溅射法在其表面沉积一层掺锡氧化铟(IndiumTinOxide,ITO)薄膜,在黑硅衬底上制备出ITO/SiOx/n-Si太阳电池。通过硅... 结合反应离子刻蚀法和掩膜法在n型硅片表面制备出圆锥状结构黑硅,利用湿法氧化法在硅片表面氧化出一层超薄SiOx,采用磁控溅射法在其表面沉积一层掺锡氧化铟(IndiumTinOxide,ITO)薄膜,在黑硅衬底上制备出ITO/SiOx/n-Si太阳电池。通过硅片表面纳米结构,增加光吸收,进而提高电池转化效率。研究结果表明,在不同衬底温度下沉积ITO时,薄膜都呈现出了良好的光学和电学性能.250℃时,ITO薄膜性能最优,在400~1 000nm波长范围内,平均透过率达到93.1%,并展现出优异的电学性能.通过优化H_2O_2预处理时间,减小了SiOx层中氧空位缺陷,SIS电池短路电流得到明显提高,从未处理前的26.84mA/cm2提升到经H_2O_2处理15min后的34.31mA/cm2.此时,电池性能最优,转化效率达到3.61%. 展开更多
关键词 光电材料 太阳能 磁控溅射 SIS太阳电池 黑硅 ITO薄膜 H2O2预处理 光电转化效率
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新型纳米蜂窝超结构纹理多晶硅的制备、表征及性能研究 被引量:1
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作者 杜欢 吴兢 +2 位作者 孙建华 朱雅文 赵兴国 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期161-166,共6页
该文通过NH_(2)C_(2)H_(4)OH/NH_(4)F/HF/H_(2)O_(2)的混合溶液对硅片结构进行重构,得到纳米蜂巢状超结构黑硅多晶电池。超结构的蜂巢状纳米结构不仅有利于增强其陷光性能,同时限制了绒面比表面积,因此黑硅电池相对常规电池反射率有了5... 该文通过NH_(2)C_(2)H_(4)OH/NH_(4)F/HF/H_(2)O_(2)的混合溶液对硅片结构进行重构,得到纳米蜂巢状超结构黑硅多晶电池。超结构的蜂巢状纳米结构不仅有利于增强其陷光性能,同时限制了绒面比表面积,因此黑硅电池相对常规电池反射率有了5%的下降,但仍具备较高的钝化效果。经试验得到具有最佳电性能表现的黑硅电池片,其开路电压为0.635 V,短路电流为9.17 A,光电转换效率较常规酸制绒电池片高0.465%,达到19.18%。这说明具备纳米蜂窝状结构的黑硅电池片具备优秀的电性能表现。 展开更多
关键词 太阳电池 黑硅 多晶硅 蜂窝结构 陷光 反射率
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倒金字塔型多晶黑硅的制备、表征及性能研究 被引量:1
16
作者 赵兴国 杜欢 吴兢 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第5期698-701,共4页
金刚线切多晶硅片具有加工效率高、硅片厚度薄以及无需添加SiC微粉等研磨浆料的特点,成为了一种新兴的硅片切割技术。然而传统酸制绒工艺很难对金刚线切多晶硅片起到很好的制绒效果,限制了其在实际生产中的推广。多晶硅表面的陷光结构... 金刚线切多晶硅片具有加工效率高、硅片厚度薄以及无需添加SiC微粉等研磨浆料的特点,成为了一种新兴的硅片切割技术。然而传统酸制绒工艺很难对金刚线切多晶硅片起到很好的制绒效果,限制了其在实际生产中的推广。多晶硅表面的陷光结构对其转换效率具有重要影响,但多晶电池表面纳米级别孔洞绒面结构会导致很高的载流子复合损失。通过含有HF/NH4F/H2O2及其他弱碱性物质的混合溶液对硅片表面的纳米级孔洞结构进行修饰,更改反应时间,得到了多组具有微米级规则倒金字塔结构的黑硅多晶电池。对不同倒金字塔结构的黑硅样品进行表征并测试其实际性能,得到了最优的反应时间为240 s。 展开更多
关键词 太阳电池 黑硅 倒金字塔 反射率 电性能
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