硅纳米线阵列的制备及其在太阳能电池中的应用

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硅纳米线阵列因其独特的电传输性质和优良的光吸收特性,从而在太阳能电池制造领域得到了广泛的应用。通过采用反应离子刻蚀和金属催化腐蚀方法制备可应用于太阳能电池中的硅纳米线阵列,并对其进行了较为系统的表征。  首先,本课题对应用反应离子刻蚀制备硅纳米线阵列的方法进行了研究。刻蚀前期的工作是制备单分散层掩模板,系统研究表面活性剂和提拉速度等因素对二氧化硅掩模板的影响,并最终得到了制备单分散层的最优的工艺参数为 NH3:0.75mol/L、H2O:4.0mol/L、TEOS:0.2mol/L、提拉速度5mm/min。之后本课题在前期工作的基础上应用反应离子刻蚀成功制备出规则的硅纳米线阵列结构。反应离子刻蚀相对于其他刻蚀方法,具有刻蚀速率快、刻蚀各向异性等特点,但成本相对较高。  其次,在研究应用金属催化腐蚀制备硅纳米线阵列方面,本文着重对刻蚀剂中硝酸银浓度、氢氟酸浓度以及刻蚀时间等因素对硅纳米线阵列形貌的影响进行了较为深入的研究。实验结果表明:在 AgNO3:25mM、HF:30%、刻蚀时间15min的条件下,可制备出均匀、致密的硅纳米线阵列,且硅纳米线的长度可通过改变实验参数来控制。通过对硅纳米线进行拉曼光谱和反射率的测试结果表明:制备出的硅纳米线阵列具有拉曼增强效应和良好的减反射特性。与反应离子刻蚀相比此方法具有操作简单、成本低及对设备要求低等优点。  最后,为了硅纳米线阵列在太阳能电池应用研究工作的进一步开展,又基于硅纳米线阵列在300-800nm波段具有优异的减反射性能,本课题尝试将制备出的硅纳米线阵列应用于太阳能电池中。
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