納米結(jié)構(gòu)Si太陽能電池

1、本文內(nèi)容納米結(jié)構(gòu)Si太陽能電池簡介反應(yīng)離子刻蝕（RIE）金屬輔助催化刻蝕（MACE）文獻(xiàn)閱讀一、納米結(jié)構(gòu)Si太陽能電池簡介1.納米結(jié)構(gòu)太陽能電池研究傳統(tǒng)的Si太陽能電池相關(guān)的研究已經(jīng)非常成熟光電轉(zhuǎn)換效率較低,制造成本較高,競爭力依然不如傳統(tǒng)化石能源為了提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率并且降低太陽能電池的制造成本,科研人員把注意力集中在納米結(jié)構(gòu)的太陽能電池上將傳統(tǒng)的三維體材料電池,變成二維的納米結(jié)構(gòu)太陽能電池,甚至是一維的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)太陽能電池一、納米結(jié)構(gòu)Si太陽能電池簡介2.納米結(jié)構(gòu)太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)有效的減少表面反射納米線對(duì)入射光的偏振方向,入射角度,入射波長也不敏感,導(dǎo)致納來線對(duì)入射光有很強(qiáng)的捕獲能力

2、對(duì)Si的質(zhì)量要求不高，材料用料少，降低材料成本加工工藝成本低更具有成本競爭力SiNWs中的光路一、納米結(jié)構(gòu)Si太陽能電池簡介3.納米結(jié)構(gòu)太陽能電池的缺點(diǎn)能量轉(zhuǎn)換效率低于相應(yīng)的體材料電池影響能量轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素是：俄歇復(fù)合和表面復(fù)合表面區(qū)域面積較大，表面復(fù)合較為嚴(yán)重?fù)诫s濃度較高時(shí)，俄歇復(fù)合嚴(yán)重一、納米結(jié)構(gòu)Si太陽能電池簡介3.納米結(jié)構(gòu)太陽能電池的缺點(diǎn)俄歇復(fù)合：Auger復(fù)合是電子與空穴直接復(fù)合、而同時(shí)將能量交給另一個(gè)自由載流子的過程。Auger復(fù)合牽涉到3個(gè)粒子的相互作用問題。對(duì)于N型半導(dǎo)體，少數(shù)載流子（空穴）的Auger復(fù)合壽命與多數(shù)載流子（電子）濃度的平方成反比，即A 1/ n2。在重?fù)诫s

3、時(shí)，電子濃度n很大，則A的數(shù)值很小，即俄歇復(fù)合將使得少數(shù)載流子的壽命大大降低。一、納米結(jié)構(gòu)Si太陽能電池簡介3.納米結(jié)構(gòu)太陽能電池的缺點(diǎn)表面復(fù)合（Surface recombination）： 表面復(fù)合就是半導(dǎo)體少數(shù)載流子在表面消失的現(xiàn)象。由于半導(dǎo)體表面是晶格的終止面，將引入大量的缺陷，這些缺陷也就是載流子的產(chǎn)生-復(fù)合中心；并且由于沾污等外界因素的影響，還更增加了產(chǎn)生-復(fù)合中心。所以，半導(dǎo)體表面具有很強(qiáng)的復(fù)合少數(shù)載流子的作用，同時(shí)也使得半導(dǎo)體表面對(duì)外界的因素很敏感，這也是造成半導(dǎo)體器件性能受到表面影響很大的根本原因。 表面復(fù)合的強(qiáng)弱通常用所謂表面復(fù)合速度來表征，這就是說，表面復(fù)合就相當(dāng)于載流子

4、以一定的速度流出了表面；表面復(fù)合速度的單位是cm/s。 二、反應(yīng)離子刻蝕（RIE）RIE，全稱是Reactive Ion Etching刻蝕機(jī)理在REI過程中,既有輝光放電條件下活性氣體粒子與固態(tài)Si表面的化學(xué)反應(yīng)過程,也有這些能量很大的粒子轟擊濺射Si表面的物理過程。RIE 具有刻蝕速率較快、分辨率高、 各向異性刻蝕的特點(diǎn)。 但是由于離子轟擊強(qiáng)度高，使用 RIE 會(huì)在刻蝕刻蝕表面引入大量的缺陷、破壞基底的晶格結(jié)構(gòu)二、反應(yīng)離子刻蝕（RIE）當(dāng)反應(yīng)室中通入NF3或SF6時(shí),在輝光放電中分別發(fā)生如下反應(yīng):生成的F原子到達(dá)Si表面時(shí),發(fā)生下述反應(yīng):)4(3 , 2 , 1yey3*)2() 1 ()

5、 3 , 2 , 1(y66*33）（）（的激活態(tài)）是FSFSFehFFFFeFFexexFNFNFeX44SiFFSi反應(yīng)離子刻蝕（RIE）常用離子刻蝕處方表刻蝕氣體和主要刻蝕薄膜金屬輔助催化刻蝕（MACE）MACE 法源自于人們對(duì)濕法清洗硅片的研究。早在 1990s， Ohmi 等人研究硅片上超細(xì)金屬顆粒在使用 HF 和 H2O2 對(duì)硅片進(jìn)行濕法清洗時(shí)的作用，他們認(rèn)為金屬具有輔助催化刻蝕的的作用。隨后，Bohn 和 Li將這種方法命名為金屬輔助催化化學(xué)刻蝕（ MacEtch）。金屬輔助催化刻蝕（MACE）MACE反應(yīng)機(jī)理圖可以看做貴金屬和周圍的Si和反應(yīng)溶液構(gòu)成了一個(gè)原電池，Si作陽極貴金

6、屬作陰極金屬輔助催化刻蝕（MACE）AAO為模板刻蝕的SiNW金屬輔助催化刻蝕（MACE）PS球?yàn)槟０逯苽銼iNW金屬輔助催化刻蝕（MACE）催化金屬為模板制備SiNW文獻(xiàn)閱讀1文獻(xiàn)閱讀1樣品表面形貌圖文獻(xiàn)閱讀1J-V曲線圖文獻(xiàn)閱讀2文獻(xiàn)閱讀2樣品形貌圖SOI（Silicon-On-Insulator，絕緣襯底上的硅）技術(shù)是在頂層硅和背襯底之間引入了一層埋氧化層。文獻(xiàn)閱讀2工作原理圖文獻(xiàn)閱讀2不同結(jié)構(gòu)樣品的光吸收?qǐng)D譜文獻(xiàn)閱讀2模擬樣品光吸收?qǐng)D譜文獻(xiàn)閱讀2樣品的中心間距對(duì)性能的影響文獻(xiàn)閱讀2少數(shù)載流子壽命對(duì)器件性能的影響結(jié)論在10-m厚的Si納米結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到13.7%在短波長光下的外量子效率達(dá)到80%以上利用全背式的結(jié)構(gòu)有效的減小俄歇復(fù)合利用納米錐結(jié)構(gòu)有效的減小表面復(fù)合并增強(qiáng)光吸收參考文獻(xiàn)ncomms_4_2950(2013)All-back-contact_ultra-thin_silicon_nanocone_so