【摘 要】
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新型硅基太阳能电池的研究近期备受瞩目,PEDOT/n-Si太阳能电池具备制作简单、能耗低、污染小,以及成本低的特点,并且拥有良好的光电性能,但该电池仍有诸多需要改进优化的地方,如反射率有待降低、电导性仍有提升空间等等。因此,本文从硅的正金字塔结构以及双层结构进行研究以提升电池效率。制备太阳能电池的流程主要分为切割硅片、清洗硅片、调制PEDOT溶液、匀胶机制膜、热蒸镀银电极六个步骤。本文从基本PED
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新型硅基太阳能电池的研究近期备受瞩目,PEDOT/n-Si太阳能电池具备制作简单、能耗低、污染小,以及成本低的特点,并且拥有良好的光电性能,但该电池仍有诸多需要改进优化的地方,如反射率有待降低、电导性仍有提升空间等等。因此,本文从硅的正金字塔结构以及双层结构进行研究以提升电池效率。制备太阳能电池的流程主要分为切割硅片、清洗硅片、调制PEDOT溶液、匀胶机制膜、热蒸镀银电极六个步骤。本文从基本PEDOT/n-Si太阳能电池的制作出发,加入曲拉通和二甲基亚砜对PEDOT进行润湿性与导电性的改性,确定薄膜厚度、选择合适的电池正负电极。并在此基础上制作硅正金字塔结构、探索双层PEDOT的可行性,并通过去除边角来提高电池的性能。利用太阳能I-V测试系统、扫描电镜和反射率测试等对太阳能电池进行表征。主要研究工作如下:(1)去除富集的PSS组分,添加曲拉通溶液用于提高PEDOT润湿性,通过改变匀胶机转速改变薄膜厚度,从光反射率、串联电阻等角度选择最优膜厚度。研究不同二甲基亚砜(DMSO)含量对太阳能电池开路电压、短路电流和填充因子的影响。最终得到平面太阳能电池的最佳制备条件:匀胶机速度为1400 r/min,膜厚为110 nm左右,加入0.2 wt%曲拉通溶液和5 wt%DMSO溶液。在此条件下制备的电池具有良好的光电性能,光电转换效率为6.45%。(2)采用浓度为5 wt%的KOH溶液,20 vol%的异丙醇溶液,在80℃水浴加热下刻蚀30分钟,将硅片表面刻蚀为正金字塔结构,调节匀胶机的转速使膜厚适合于正金字塔结构。用高浓度碱液(50 wt%KOH)对正金字塔结构进行圆润化,消除正金字塔结构对薄膜产生的不利影响,从而显著提高短路电流和光电转换效率,短路电流密度提升至31.88 m A·cm-2,光电转换效率提升至7.71%。(3)探索双层PEDOT结构的可行性,采用具有较高功函数的AI 4083型PEDOT作为下层与硅片接触,上层采用高电导率的PH 1000型PEDOT。完成第一层匀胶覆膜后在140℃下退火5 min,在AI 4083 PEDOT表面涂上一层PH 1000型的较厚PEDOT,获得的开路电压达0.49 V,光电转换效率高于单层PEDOT/n-Si电池,达到7.35%。
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