多晶硅太阳能电池正面银浆料用无铅玻璃粉的制备及光电性能研究
发布时间：2021-06-05 10:43
面对化石能源濒临枯竭以及环境污染的局面,人们开始把目光转向风能、地热能以及太阳能等洁净的新型可再生能源。其中,太阳能的利用方式之一是太阳能电池,而晶硅太阳能电池因其高的光电转换效率以及成熟的市场等优势得到了大力发展。对于晶硅太阳能电池而言,正面银浆料是其中重要的一部分,玻璃粉又在银浆料中饰演着重要的角色。本论文主要介绍了多晶硅太阳能电池正面银浆料用无铅玻璃粉的制备,并研究了无铅玻璃粉对多晶硅太阳能电池光电性能的影响。本文主要研究了两种改性后的无铅玻璃粉:1.无铅银掺杂玻璃粉。分别采用溶胶-凝胶法和熔融淬火法制备了无铅银掺杂玻璃粉与未进行银掺杂的常规玻璃粉,对比分析用这四种玻璃粉制作的多晶硅太阳能电池的光电性能。主要对溶胶-凝胶法制备的无铅银掺杂玻璃粉进行测试分析。N2吸附-比表面积测试表明与熔融淬火法相比,溶胶-凝胶法制备的无铅银掺杂玻璃粉具有更大的比表面积和更小的平均孔径,而这会促进正面接触金属化。观察玻璃浆料烧结后的硅片横截面发现在玻璃层存在一层小的银晶颗粒。将所制备的玻璃粉与实验室制备的银粉以及有机载体充分混合,制成正银浆料,并制成多晶硅太阳能电池。分析了四种玻璃粉对晶硅太阳能电...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界能源发展趋势[4]
第一章绪论3图1.2晶硅太阳能电池的结构模型图晶硅太阳能电池的主要分成单晶硅和多晶硅太阳能电池，本文主要研究的是多晶硅太阳能电池。首先，在p型硅的表面用POCl3进行磷扩散，生成n型发射极，而上面的n型区与下层的p型硅相结合形成作为晶硅太阳能电池主体结构的p-n结。为防止太阳光在照射到硅片表面上时产生过多反射，需要在n型区表层镀上一层氮化硅(SiNx)减反射膜，也被称为ARC层[15-17]。然后通过丝网印刷使正面银浆料在电池片表面形成前电极银栅线，以及背面印刷铝背场，最后经过高温烧结制成晶硅太阳能电池。1.3.2晶硅太阳能电池的基本工作机理晶硅太阳能电池的工作机理简单来说就是p-n结内部生成的载流子发生相对运动生成电流，再通过前电极将电流导出。由于本征半导体没有杂质和晶格缺陷，所以导致其导电性差、载流子少以及温度稳定性不好而不能直接用于工业生产。需要将其它类型的杂质掺入到本征半导体中，生成n型和p型半导体[18]。如图1.3(a)所示，在硅基底掺入磷原子后会替代其中的硅原子，相互之间生成共价键，由于磷原子为5价，硅原子为4价，就会多出一个价电子，在外界作用下，多出的电子就变成自由电子被称为多数载流子，一般使用第ⅤA族元素对材料进行掺杂形成n型半导体。图1.3(b)显示的是p型半导体的形成，当进行硼原子掺杂时，硼原子也会替代硅原子并形成共价键，而硼原子最外围只有3个价电子，所以就会多出一个空穴被称为少数载流子，通常采用第ⅢA族元素对材料进行掺杂生成p型半导体[19]。图1.3(a)n型硅生成过程(b)p型硅生成过程[20]背电极PN前电极表面减反射
西北大学硕士毕业论文4半导体的导电是因为内部的电子和空穴的定向运动，随着温度升高，在低温时被杂质原子束缚着的多余电子会因为吸收能量而由低能态跃迁到高能态，变成自由导带电子或自由价带空穴，这一过程不断的进行，不断地产生载流子，然而载流子也会由高能态跃迁到低能态上。这一现象被称为载流子的复合[21]。在一定稳定的状态下，载流子达到平衡。该过程示意图如图1.4所示。图1.4载流子相对运动示意图[22]当n型和p型半导体相互结合后会形成p-n结时，由于浓度差的存在，电子会从高浓度的n型半导体向低浓度的p型半导体扩散，而空穴则会由p区扩散到n区，这样就会在p-n结内部生成一个由n区到p区的内建电场，而由于内建电场的作用，载流子将会进行漂移运动(与扩散运动方向相反)。最后两种运动到达均衡，p-n结会处在一种热平衡状态[23]。如图1.5所示。图1.5热平衡状态的p-n结[24]半导体器件中的p-n结具有光伏效应，而晶硅太阳能电池就是运用光伏效应将太阳能转换成电能的设备。当太阳光照射在晶硅太阳能电池上时，在p-n结内会生成非平衡载流子的电子-空穴对。前面已经分析过，当电子和空穴吸收能量会进行扩散与漂移运动，生成和内建电场电势相反方向的光生电场，也就相当于p区是正极，n区是负极，当接通外电路时，会形成由p区流向n区的电流[25]。图1.6形象的显示了晶硅太阳能电池的工作机理。漂移运动扩散运动
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光热发电技术特性与经济性研究[J]. 邬明亮. 青海电力. 2019(02)
[2]太阳能光伏电池发电性能影响因子研究[J]. 丁文龙,常静. 农业科技与装备. 2019(03)
[3]太阳能电池的研究现状与进展[J]. 梁启超,乔芬,杨健,姜言森,徐谦,王谦. 中国材料进展. 2019(05)
[4]Research progress in lead-less or lead-free three-dimensional perovskite absorber materials for solar cells[J]. Huan-yu Zhang,Rui Li,Wen-wu Liu,Mei Zhang,Min Guo. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2019(04)
[5]Na2O对MgO-Al2O3-B2O3-SiO2体系微晶玻璃结构和性能的影响[J]. 周宏明,程名辉,李荐. 中国陶瓷. 2019(02)
[6]晶体硅太阳能电池表面钝化技术研究进展[J]. 尹雨欣. 电子世界. 2019(02)
[7]全球能源未来发展的五个趋势[J]. 周问雪. 新能源经贸观察. 2018(11)
[8]Development of lead-free multifunctional materials Bi(Co0.45Ti0.45Fe0.10O3[J]. Nitin Kumar,Alok Shukla,R.N.P.Choudhary. Progress in Natural Science:Materials International. 2018(03)
[9]硅基太阳电池及其所用正银浆料概述[J]. 马君杰,冯斌,钟海锋. 太阳能. 2018(04)
[10]Synthesis of ordered mesoporous carbonaceous materials and their highly efficient capture of uranium from solutions[J]. Chenlu Zhang,Xing Li,Zhongshan Chen,Tao Wen,Shuyi Huang,Tasawar Hayat,Ahmed Alsaedi,Xiangke Wang. Science China（Chemistry）. 2018(03)
本文编号：3212014
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界能源发展趋势[4]
第一章绪论3图1.2晶硅太阳能电池的结构模型图晶硅太阳能电池的主要分成单晶硅和多晶硅太阳能电池，本文主要研究的是多晶硅太阳能电池。首先，在p型硅的表面用POCl3进行磷扩散，生成n型发射极，而上面的n型区与下层的p型硅相结合形成作为晶硅太阳能电池主体结构的p-n结。为防止太阳光在照射到硅片表面上时产生过多反射，需要在n型区表层镀上一层氮化硅(SiNx)减反射膜，也被称为ARC层[15-17]。然后通过丝网印刷使正面银浆料在电池片表面形成前电极银栅线，以及背面印刷铝背场，最后经过高温烧结制成晶硅太阳能电池。1.3.2晶硅太阳能电池的基本工作机理晶硅太阳能电池的工作机理简单来说就是p-n结内部生成的载流子发生相对运动生成电流，再通过前电极将电流导出。由于本征半导体没有杂质和晶格缺陷，所以导致其导电性差、载流子少以及温度稳定性不好而不能直接用于工业生产。需要将其它类型的杂质掺入到本征半导体中，生成n型和p型半导体[18]。如图1.3(a)所示，在硅基底掺入磷原子后会替代其中的硅原子，相互之间生成共价键，由于磷原子为5价，硅原子为4价，就会多出一个价电子，在外界作用下，多出的电子就变成自由电子被称为多数载流子，一般使用第ⅤA族元素对材料进行掺杂形成n型半导体。图1.3(b)显示的是p型半导体的形成，当进行硼原子掺杂时，硼原子也会替代硅原子并形成共价键，而硼原子最外围只有3个价电子，所以就会多出一个空穴被称为少数载流子，通常采用第ⅢA族元素对材料进行掺杂生成p型半导体[19]。图1.3(a)n型硅生成过程(b)p型硅生成过程[20]背电极PN前电极表面减反射
西北大学硕士毕业论文4半导体的导电是因为内部的电子和空穴的定向运动，随着温度升高，在低温时被杂质原子束缚着的多余电子会因为吸收能量而由低能态跃迁到高能态，变成自由导带电子或自由价带空穴，这一过程不断的进行，不断地产生载流子，然而载流子也会由高能态跃迁到低能态上。这一现象被称为载流子的复合[21]。在一定稳定的状态下，载流子达到平衡。该过程示意图如图1.4所示。图1.4载流子相对运动示意图[22]当n型和p型半导体相互结合后会形成p-n结时，由于浓度差的存在，电子会从高浓度的n型半导体向低浓度的p型半导体扩散，而空穴则会由p区扩散到n区，这样就会在p-n结内部生成一个由n区到p区的内建电场，而由于内建电场的作用，载流子将会进行漂移运动(与扩散运动方向相反)。最后两种运动到达均衡，p-n结会处在一种热平衡状态[23]。如图1.5所示。图1.5热平衡状态的p-n结[24]半导体器件中的p-n结具有光伏效应，而晶硅太阳能电池就是运用光伏效应将太阳能转换成电能的设备。当太阳光照射在晶硅太阳能电池上时，在p-n结内会生成非平衡载流子的电子-空穴对。前面已经分析过，当电子和空穴吸收能量会进行扩散与漂移运动，生成和内建电场电势相反方向的光生电场，也就相当于p区是正极，n区是负极，当接通外电路时，会形成由p区流向n区的电流[25]。图1.6形象的显示了晶硅太阳能电池的工作机理。漂移运动扩散运动
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光热发电技术特性与经济性研究[J]. 邬明亮. 青海电力. 2019(02)
[2]太阳能光伏电池发电性能影响因子研究[J]. 丁文龙,常静. 农业科技与装备. 2019(03)
[3]太阳能电池的研究现状与进展[J]. 梁启超,乔芬,杨健,姜言森,徐谦,王谦. 中国材料进展. 2019(05)
[4]Research progress in lead-less or lead-free three-dimensional perovskite absorber materials for solar cells[J]. Huan-yu Zhang,Rui Li,Wen-wu Liu,Mei Zhang,Min Guo. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2019(04)
[5]Na2O对MgO-Al2O3-B2O3-SiO2体系微晶玻璃结构和性能的影响[J]. 周宏明,程名辉,李荐. 中国陶瓷. 2019(02)
[6]晶体硅太阳能电池表面钝化技术研究进展[J]. 尹雨欣. 电子世界. 2019(02)
[7]全球能源未来发展的五个趋势[J]. 周问雪. 新能源经贸观察. 2018(11)
[8]Development of lead-free multifunctional materials Bi(Co0.45Ti0.45Fe0.10O3[J]. Nitin Kumar,Alok Shukla,R.N.P.Choudhary. Progress in Natural Science:Materials International. 2018(03)
[9]硅基太阳电池及其所用正银浆料概述[J]. 马君杰,冯斌,钟海锋. 太阳能. 2018(04)
[10]Synthesis of ordered mesoporous carbonaceous materials and their highly efficient capture of uranium from solutions[J]. Chenlu Zhang,Xing Li,Zhongshan Chen,Tao Wen,Shuyi Huang,Tasawar Hayat,Ahmed Alsaedi,Xiangke Wang. Science China（Chemistry）. 2018(03)
本文编号：3212014
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