不同形貌的金字塔结构对硅片表面钝化和异质结太阳电池的影响

在晶体硅表面沉积本征非晶硅层的异质结（SHJ）太阳电池以其高效率、高稳定性、低成本和低温制备等诸多优势被人们广泛关注. 在晶体硅衬底表面制绒,是提高太阳电池效率的有效途径之一. 本文采用四甲基氢氧化铵（TMAH）在硅片表面制备了不同形貌的金字塔结构的硅异质结电池衬底,并应用到电池中. 通过研究不同金字塔的形貌,光学特性以及电学特性,找出提高硅片钝化效果,改善异质结电池的性能的优化的金字塔结构. 结果表明：2%（w）TMAH,10%（w）异丙醇（IPA）可以在硅片表面制得标准四面体金字塔结构. 和其它两种金字塔结构相比较,标准四面体金字塔结构绒面衬底反射率最低,可以提高太阳电池的短路电流密度（J_sc）. 同时,这种结构金字塔形貌可以提高钝化效果,改善电池各项性能参数.     

等离子体增强磁控溅射沉积碳化硅薄膜的化学结构与成膜机理

以CH4和Ar为工作气体,单晶硅为溅射靶,通过微波电子回旋共振(MW-ECR)等离子体增强非平衡磁控溅射方法在不同的CH4流量和沉积温度下制备了a-Si1-xCx∶H薄膜.利用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,X光电子能谱(XPS)和纳米硬度仪等表征方法研究不同沉积参数下薄膜的化学结构、化学配比和硬度的变化.结果表明:室温(25℃)下随CH4流量由5cm·3min-1增加到45cm3·min-1(标准状态)时,薄膜中Si—CH2键,C—H键含量逐渐增加,Si—H键变化不明显;膜中C原子百分比由28%增至76%,Si原子百分比由62%降至19%.当CH4流量为15cm3·min-1时,随沉积温度的升高,薄膜中Si和C原子百分比含量分别为52%和43%,且基本保持不变;膜中Si—H键和C—H键转化为Si—C键,薄膜的显微硬度显著提高,在沉积温度为600℃时达到29.7GPa.根据分析结果,提出了室温和高温下a-Si1-xCx:H薄膜生长模型.     

Ga和Cu/In衬底上电沉积金属Ga

在酸性水溶液中,分别在金属Ga和Cu/In衬底上进行了Ga电沉积的研究。用循环伏安法研究了导电盐、pH值对电沉积Ga的影响。系统研究了Ga的沉积过程,发现Ga会逐渐向薄膜内部扩散,在Cu/In界面上与CuIn合金反应生成CuGa₂合金。针对Cu/In薄膜和Ga薄膜是活泼金属的特点,在溶液中加入三乙醇胺有效地保护了Cu/In薄膜和Ga金属薄膜不被氧化,并且提高了Ga沉积的电流效率。在Cu/In薄膜上制备出了均匀光亮的金属Ga薄膜。对电沉积出Cu-In-Ga预置层进行了硒化处理,得到了质量较好的Cu(In_1-xGa_x)Se₂(CIGS)薄膜,并制备了太阳电池。电池效率达到了9.42%。     

聚铝碳硅烷纤维预氧化过程组成结构演变的研究

采用热重-差热分析、元素分析、扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振等手段, 研究了聚铝碳硅烷(PACS)纤维预氧化过程中组成、结构演变的规律和反应机理. 结果表明, 空气中PACS纤维从210 ℃左右开始与氧发生放热反应; 随着预氧化温度的升高, 纤维的氧含量逐渐增加, 凝胶含量在氧增重为6～8 wt%时急剧增加, 纤维表面出现细小的微裂纹. 预氧化初期, 主要是Si—H键与氧的反应, 生成Si—O—Si键, 纤维的数均分子量急剧增加, 形成交联结构; 预氧化中期, Si—H键继续反应, Si—O—Si结构明显增多, 同时Si—CH₃和Si—H与氧反应, 生成少量的Si—O—C结构; 预氧化后期, 纤维完全交联, 纤维中存在SiC₄, SiC₃H, Si—O—Si和少量的Si—O—C结构.     

氮掺杂无定形碳负载Pd催化剂对甲醇的电催化氧化

采用800 ℃高温煅烧聚邻甲基苯胺(POT)的方法制备了含氮的新型无定形碳(C_xN) 载体, 其氮含量约为8.5%(w). 氮元素的存在使载体具有极性, 显著提高载体的化学活性, 有利于钯纳米粒子在载体表面的沉积和分散, 使C_xN负载钯纳米粒子催化剂(Pd/C_xN)具有较大的电化学活性表面积, 在碱性介质中对甲醇氧化具有很高的催化活性和稳定性, 表明C_xN在直接甲醇燃料电池研究中是一类很有潜力的催化剂载体.     

室温下制备以{211}晶面为主的Ti1-xVxO2薄膜及其可见光催化性能

以金属Ti和V作为靶材,采用直流反应共溅射技术在室温下制备了以{211}晶面为主的锐钛矿相Ti_1-xV_xO₂薄膜,研究了不同V靶功率对Ti_1-xV_xO₂薄膜的薄膜成分、晶相结构和可见光催化性能的影响。研究表明,Ti_1-xV_xO₂薄膜的晶相结构为锐钛矿相,择优取向为(211),而结晶度受V靶功率的影响。随着V靶功率的增加,薄膜中V元素含量逐渐增加,同时,晶粒和沉积速率也逐渐增加。另外,当V靶功率为150W时,薄膜的表面粗糙度值有一个最大值。V的掺杂导致薄膜的能带间隙变窄,对光的吸收向可见光区偏移,从而有效地改善了薄膜的可见光催化能力。当V靶功率为150W时,Ti_1-xV_xO₂薄膜的能带间隙值为2.82eV,其在2h的可见光照射下分解了80%的RhB染料。这被归结于能带间隙窄,高能晶面{211}和结晶度高的共同作用。     

室温下制备以{211}晶面为主的Ti1-xVxO2薄膜及其可见光催化性能

以金属Ti和V作为靶材,采用直流反应共溅射技术在室温下制备了以{211}晶面为主的锐钛矿相Ti_1-xV_xO₂薄膜,研究了不同V靶功率对Ti_1-xV_xO₂薄膜的薄膜成分、晶相结构和可见光催化性能的影响。研究表明,Ti_1-xV_xO₂薄膜的晶相结构为锐钛矿相,择优取向为(211),而结晶度受V靶功率的影响。随着V靶功率的增加,薄膜中V元素含量逐渐增加,同时,晶粒和沉积速率也逐渐增加。另外,当V靶功率为150 W时,薄膜的表面粗糙度值有一个最大值。V的掺杂导致薄膜的能带间隙变窄,对光的吸收向可见光区偏移,从而有效地改善了薄膜的可见光催化能力。当V靶功率为150 W时,Ti_1-xV_xO₂薄膜的能带间隙值为 2.82 eV,其在2 h的可见光照射下分解了80%的RhB染料。这被归结于能带间隙窄,高能晶面{211}和结晶度高的共同作用。     

共吸附剂修饰TiO2薄膜电极

共吸附剂修饰纳晶TiO₂薄膜电极是目前染料敏化太阳电池研究的一个热点. 本文通过平带电势和电化学阻抗研究了二(3,3-二甲基丁基)次膦酸和鹅脱氧胆酸两种共吸附剂修饰对TiO₂薄膜电极的平带电势和电极表面钝化能力的影响及其在染料敏化太阳电池中的应用. 结果表明, 二(3,3-二甲基丁基)次膦酸能更有效地钝化TiO₂薄膜表面, 并使TiO₂薄膜平带电势负移. 电化学阻抗谱测试结果表明, 在染料敏化太阳电池中, 相对于鹅脱氧胆酸, 二(3,3-二甲基丁基)次膦酸能更显著地提高器件的电子寿命和开路电压.     

nc-Si:H/c-Si硅异质结太阳电池中本征硅薄膜钝化层的优化

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法在低温、低功率的条件下制备了一系列本征硅薄膜, 研究了硅烷浓度(C_S)对薄膜微结构、光电特性及表面钝化性能的影响. 将本征硅薄膜作为钝化层应用到氢化纳米晶硅/晶硅(nc-Si:H/c-Si)硅异质结(SHJ)太阳电池中, 研究了硅烷浓度和薄膜厚度对电池性能的影响. 实验发现: 随着硅烷浓度的降低, 本征硅薄膜的晶化率、氢含量、结构因子、光学带隙和光敏性等都在过渡区急剧变化; 本征硅薄膜的钝化性能由薄膜的氢含量及氢的成键方式决定. 靠近过渡区的薄膜具有较好的致密性和光敏性, 氢含量最高, 带隙态密度低, 且主要以SiH 形式成键, 对硅片表现出优异的钝化性能, 使电池的开路电压大幅提高. 但是, 当薄膜的厚度过小时, 会严重影响其钝化质量. 本实验中, 沉积本征硅薄膜的最优硅烷浓度为6% (摩尔分数), 且当薄膜厚度为~8 nm时, 所制备电池的性能最好. 实验最终获得了开路电压为672 mV, 短路电流密度为35.1 mA·cm^-2, 填充因子为0.73, 效率为17.3%的nc-Si:H/c-Si SHJ太阳电池     

纯相Li2MnO3薄膜的制备及作为锂离子电池正极材料的电化学行为

采用固相烧结法制备了纯相Li₂MnO₃正极材料及靶材,采用脉冲激光沉积（PLD）法在氧气气氛、不同温度下沉积了Li₂MnO₃薄膜. 通过X射线衍射（XRD）和拉曼（Raman）光谱表征了薄膜的晶体结构,采用扫描电镜（SEM）观察薄膜形貌及厚度,利用电化学手段测试了Li₂MnO₃薄膜作为锂离子电池正极材料性能. 结果表明,PLD 方法制备的纯相Li₂MnO₃薄膜随着沉积温度升高薄膜结晶性变好. 25 ℃沉积的薄膜难以可逆充放电,400 ℃沉积的薄膜具有较高的电化学活性和循环稳定性. 相对于粉末材料,400与600 ℃制备的Li₂MnO₃薄膜电极平均放电电位随着循环次数的衰减速率明显低于相应的粉体材料.     

电沉积法制备固态染料敏化太阳能电池

本文采用一步电化学沉积的方法在导电玻璃上先后沉积了ZnO/染料复合薄膜以及CuSCN薄层,实现仅以电沉积法制备结构为ZnO/染料/CuSCN的固态染料敏化太阳能电池,电池的光电转换效率达到0.1%.在电沉积CuSCN前,脱附电沉积制备的ZnO/染料复合薄膜中的染料以形成多孔ZnO薄膜,然后通过染料再吸附得到染料敏化ZnO纳晶多孔薄膜.在电沉积过程中,ZnO和CuSCN的晶体尺寸、晶体取向和膜层形貌都可以进行比较精准的控制.探讨了影响沉积薄膜形貌和光电转换效率的因素,如旋转圆盘电极的旋转速度、电沉积温度以及染料敏化剂的选择.本文报道的低温电沉积制备全固态太阳能电池的方法为制备柔性染料敏化太阳能电池提供了一种新的思路.     

p型硅片上激光诱导局部化学沉镍

在以肼为还原剂的碱性化学镀镍溶液中实现ｐ型单晶硅片上激光诱导微区化学沉镍，讨论了激光能量、照射时间对镍沉积层的影响，使用ＳＥＭ、ＡＥＳ和ＲＢＳ等方面对镀层的形貌、性质进行了分析。激光诱导化学沉积得到了均匀致密、结合力好的纯镍镀层。镀层与基体间具有Ｓｃｈｏｔｔｋｙ接触特性。     

新型有机太阳电池塑料薄膜化的研究进展

染料敏化纳米晶太阳电池被认为是一种能够代替硅太阳电池的新型电池。本文介绍这一有机太阳电池塑料薄膜化的研究进展,重点论述了4种半导体电极的低温成膜方法,即压力法、水热合成法、微波照射法和电泳沉积法;介绍了对电极塑料薄膜化的研究成果并阐述了塑料薄膜太阳电池的开发现状及今后的研究动向。     

半导体硅上激光诱导化学沉积镍薄膜

由于激光具有高能量密度、高单色性以及良好的相干性,在表面处理技术中的应用越来越广泛．在金属、半导体和高聚物基体上,从水溶液进行激光诱导的化学沉积引起了人们的极大注意,这种工艺在微电子电路及器件上有广泛的应用前景．与传统的化学镀相比,它具有明显的优越性...     

多孔硅上贵金属的浸入沉积

将多孔硅浸入含贵金属盐的HF溶液20 s, 制备了Ag, Au, Pd和Pt的沉积层. AFM形貌显示, 这4种贵金属都能在多孔硅上直接沉积, 但Pt的沉积量比其他3种少. SEM图及能谱(Energy dispersive X-ray spectrometer, EDS)分析显示, 沉积层优先生长在孔边上, 孔边上的沉积量约是孔底的4.6倍. 电化学方法分析显示, Pd和Pt, Ag和Au的沉积层分别具有类似的开路电位和交流阻抗特性, 其中Pd层的溶出电流比其他3种大1个数量级, 而阻抗比其他小1个数量级, 说明Pd层与硅基底的结合程度好, 结合界面导电性好.     

Ag Deposition Forms and Uniformity on Porous Silicon by Electrochemical Method

The electrochemical deposition technique was applied to achieve porous silicon (PS) surface passivated with Ag deposition for improving the properties of PS photoluminescence. The relation of Ag depositing forms to current density and the effect of PS hydrophilic surface on deposition uniformity were investigated. The experimental results indicated that there were two critical current densities (maximum and minimum) in which Ag was absent and electroplated on PS surface correspondingly, and the range of current density for deposition of Ag on porous silicon was from 50 μA/cm² to 400 μA/cm². The process of changing PS surface from hydrophobic into hydrophilic had positive effect on Ag deposition uniformity. Under the same experimental conditions, PS hydrophobic surface presented uneven Ag deposition.However, hydrophilic surface treated with SC-1 solution was even. Finally, the effect of PS surface passivation with Ag even deposition on photoluminescence intensity and stabilization of PS was studied. It was discovered that Ag passivation inhibited the degradation of PL intensity effectively. In addition, excessive Ag deposition had a quenching effect on room-temperature visible photoluminescence of PS.     

重氮树脂单层膜上铜的无电沉积

组装于硅片或玻璃片基片上的重氮树脂(DR)单层膜,吸附SnCl₂,Pd催化剂后,通过无电沉积的方法,在这些基片上制备了铜膜.对得到的铜膜进行了SEM,XRD表征.通过选择性无电沉积,成功地制备了铜膜图像.     

Pulsed Laser Deposition ZnS Buffer Layers for CIGS Solar Cells

Polycrystalline ZnS films were prepared by pulsed laser deposition （PLD） on quartz glass substrates under different growth conditions at different substrate temperatures of 20, 200, 400, and 600 ℃, which is a suitable alternative to chemical bath deposited （CBD） CdS as a buffer layer in Cu（In,Ga）Se2 （CIGS） solar cells. X-ray diffraction studies indicate the films are polycrystalline with zinc-blende structure and they exhibit preferential orientation along the cubic phase β-ZnS （111） direction, which conflicts with the conclusion of wurtzite structure by Murali that the ZnS films deposited by pulse plating technique was polycrystalline with wurtzite structure. The Raman spectra of grown films show Al mode at approximately 350 cm^-1, generally observed in the cubic phase β-ZnS compounds. The planar and the cross-sectional morphology were observed by scanning electron microscopic. The dense, smooth, uniform grains are formed on the quartz glass substrates through PLD technique. The grain size of ZnS deposited by PLD is much smaller than that of CdS by conventional CBD method, which is analyzed as the main reason of detrimental cell performance. The composition of the ZnS films was also measured by X-ray fluorescence. The typical ZnS films obtained in this work are near stoichiometric and only a small amount of S-rich. The energy band gaps at different temperatures were obtained by absorption spectroscopy measurement, which increases from 3.2 eV to 3.7 eV with the increasing of the deposition temperature. ZnS has a wider energy band gap than CdS （2.4 eV）, which can enhance the blue response of the photovoltaic cells. These results show the high-quality of these substitute buffer layer materials are prepared through an all-dry technology, which can be used in the manufacture of CIGS thin film solar cells.     

Pd在p型单晶硅(100)表面自催化化学沉积

研究了Pd在氢终止的p型单晶硅(100)表面的自催化化学沉积(AED). 在室温下将刻蚀过的硅片浸入常规的HF-PdCl2-HCl溶液制备了Pd膜. 将沉积了Pd的基底作为工作电极, 用循环伏安法(CV)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)研究了Pd膜的阳极溶出行为和形貌. 结果表明, Pd的生长遵循Volmer-Weber (VW)生长模式, Pd膜给出了很好的支持.