基于硅纳米线的吸波结构及异质结太阳能电池的研究

【摘要】硅纳米线具有优良的光学和电学性质,且可采用简单、廉价的方法制备,因此,基于硅纳米线的光伏电池近年来吸引了世界各地光伏工作者的广泛关注。我们利用金属辅助化学腐蚀方法制备出了硅纳米线,并利用裂缝辅助转移方法成功将硅纳米线转移到透明柔性PDMS(Polydimethylsiloxane)薄膜中。但转移后的硅纳米线薄膜存在较大的光反射和透射,在可见至近红外波段,其吸收谱远比转移前低。于是,在以上工艺基础上,我们对硅纳米线薄膜进行了进一步修饰：通过在硅纳米线顶层化学沉积金纳米颗粒和(或者)在硅纳米线底部溅射金薄膜,制备出了五种新颖的柔性吸波薄膜。我们利用带有150mm积分球的PerkinElmerLambda1050对这些吸波薄膜的光学特性进行了表征。测量结果显示：在硅纳米线底部沉积金膜后,它的吸收谱得以显著提高,吸收最高达到了94.5%,而同时进行顶层金颗粒修饰和底部金膜沉积的硅纳米线薄膜,其吸收谱最高达到了93.5%。基于时域有限差分方法,我们对该结构还进行了系统的全波分析,得到所有样品的反射、透射、吸收谱均较好地吻合了实验结果,证明了计算方法的合理性。在此基础上,我们计算了所有样品中硅纳米线、金颗粒和金薄膜的部分吸收。发现,金薄膜的引入是减小透射、增强硅纳米线中吸收的关键,同时它并未过多吸收入射光；金颗粒的引入是增强吸收的关键,但它的存在导致硅纳米线吸收的极大减弱。而且,硅纳米线具有极强的光散射效应,其中的金颗粒的吸收远远高于它在硅薄膜上的吸收。以上研究对基于硅纳米线的薄膜太阳能电池的设计而言具有重要的指导意义。在基于硅纳米线的有机-无机异质结太阳能电池方面,为了增加有机半导体与硅纳米线的接触面积,我们研究了硅纳米线与金字塔复合结构的电池特性,但实验结果远不及理论预期。我们分析,导致过低光电转换效率的原因主要在于严重的硅纳米线表面复合问题。故,我们研究了三种不同的硅表面钝化方法：氢化处理、氧化处理和甲基化处理,以及这些方法对异质结电池的影响。尽管我们测得的光电转换效率仍然不理想,但这些结果已经可以在一定程度上说明甲基化处理过的硅表面可显著提高异质结电池的光电转换效率(从0.01%提高到1.38%)。
【作者】陈福根；
【导师】何赛灵；
【作者基本信息】浙江大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】硅纳米线；异质结；太阳能电池；

【参考文献】
[1]刘文龙.竞技武术套路运动员核心力量训练方法的实验研究[D].河北师范大学,运动训练,2013,硕士.
[2]付少龙.中国企业进入国际市场的动因及模式研究[D].华中科技大学,国际商务,2013,硕士.
[3]张铭.股票市场价格波动与我国货币政策的相关性分析[D].华东师范大学,金融学,2004,硕士.
[4]陆佳灵.含氰基的新型D-A共轭聚合物在聚合物太阳能电池中的应用[D].苏州大学,材料学,2014,硕士.
[5]王世梅.南京市民办高职院校教师流失问题研究[D].南京农业大学,公共管理,2013,硕士.
[6]陶汪燕.基于腔QED压缩算子导致的介观量子纠缠[D].重庆大学,理论物理,2014,硕士.
[7]杨鹤.（1+1）式2400铝热连轧张力控制系统研究[D].燕山大学,控制工程,2014,硕士.
[8]朱申敏,郭晶晶,李尧,毛琳,张荻.三氧化钨/石墨烯复合材料的制备及光解水制氧性能研究[A].中国化学学会、中国太阳能学会.第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C].中国化学学会、中国太阳能学会:,2012:1.
[9]段文明（DOANVANMINH）.玉郎伞多糖抗衰老作用及机制研究[D].广西医科大学,药理学,2014,博士.
[10]张恒.Ni-P合金的可控制备及其电化学性能研究[D].浙江大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[11]李祥云.siRNA下调NRP-1表达对人脑胶质瘤细胞系U373MG细胞生长和MAPK信号通路的影响[D].复旦大学,老年医学,2012,硕士.
[12]许培俊,丛培良,高昭,杜敏,王志鹏.超支化聚硼酸酯修饰氧化石墨烯对苯并噁嗪树脂的改性作用[J].化工新型材料,2014,02:90-92.
[13]冉兴隆.高空风能发电牵引翼伞动力学与控制研究[D].国防科学技术大学,航空宇航科学与技术,2012,硕士.
[14]杨波.ABB智能家居产品市场竞争战略研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[15]谢国梁.西湖凹陷平北地区平湖组聚煤规律[D].中国矿业大学,矿产普查与勘探,2014,硕士.
[16]田苗苗.常熟江滩湿地物种资源现状调查与生态系统健康综合评价研究[D].南京农业大学,生态学,2011,硕士.
[17]仵倩.蓝泰科技互联网数据中心大客户营销策略研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[18]王晓宇.完备决策表的粒度计算约简算法[D].广西师范大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[19]李捷.基于元胞自动机的金融市场建模研究[D].北京交通大学,2012.
[20]王雯.由旋转引起中微子辐射率改变对中子星热演化的影响[D].华中师范大学,天体物理,2014,硕士.
[21]张亚湘.论《边境三部曲》对美国西部小说传统的继承与突破[D].南京师范大学,比较文学与世界文学,2012,硕士.
[22]王淑梅,张兰威,单毓娟.乳酸菌与结肠癌[J].微生物学报.
[23]焦艳丽.大庆油田萨北开发区储层沉积模式研究[D].浙江大学,地质学,2012,硕士.
[24]王明源.DM6467T的视频采集压缩处理实现及运动估计算法研究[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[25]李方泽.超高迁移率p型CdS纳米线：表面电荷转移掺杂及其光伏器件[D].合肥工业大学,2013.
[26]温春叶.石墨烯基复合物在追踪反应方面的应用[D].苏州大学,2013.
[27]安铮.长安大学渭水校区学生生活区使用后评价研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[28]白友良.罗布泊西北缘72.4～51.0kaB.P.气候与环境变化[D].兰州大学,构造地质学,2013,硕士.
[29]王宏宇.针康法对局灶性脑缺血大鼠脑梗死体积及缺血区Nestin表达的影响[D].黑龙江中医药大学,康复医学与理疗学,2013,硕士.
[30]宋金蝶.湖南电视艺术中的湖湘视觉文化元素研究[D].湖南师范大学,设计艺术学,2014,硕士.
[31]张婷.一种基于数据挖掘技术的垃圾短信用户预识别方法[D].兰州大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[32]温娟.清化消瘀方治疗2型糖尿病不稳定型心绞痛（痰热血瘀证）疗效[D].湖南中医药大学,中医内科学（专业学位）,2014,硕士.
[33]王铖.农村集体土地承包经营权流转问题实证研究[D].安徽大学,法律,2012,硕士.
[34]苗艳伟.刚柔球面接触副关节轴承的摩擦诱导成膜机理研究[D].河南科技大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[35]赵晨.PVC/ABS/DOP共混体系结构与性能的研究[D].长春工业大学,材料学,2013,硕士.
[36]王笃国,赵成刚.考虑弹性应变阈值的频率相关等效线性化方法[J].北京交通大学学报,2014,06:93-99.
[37]林洋.氧化石墨烯的硫化反应研究[D].黑龙江大学,2013.
[38]胡明星,黄运生,陈学.烧结杯点火装置控制系统[J].冶金自动化,2011,03:47-50.
[39]刘玉平.频发室性早搏射频消融靶点图和心电图特征分析[D].复旦大学,内科学,2012,硕士.
[40]李晔.基于构件的形式化需求分析方法研究与实现[D].西安理工大学,2003.
[41]章茵.神经语言学视阈下二语习得的研究[D].西北大学,英语语言文学,2014,硕士.
[42]王建.亲水性分子印迹聚合物用于水中硝基酚类污染物的选择性萃取及去除研究[D].华中科技大学,公共卫生,2013,硕士.
[43]江想莲.TC11钛合金热变形行为及其组织演变规律的研究[D].东北大学,材料学,2011,硕士.
[44]王亮,周建伟,邵澜媛,何明枫,刘东红.计算流体动力学在食品热处理中的应用[J].食品工业科技,2014,03:383-386+391.
[45]阎爱玲.向量优化的若干理论研究[D].北京交通大学,2008.
[46]邵红全,赵茜.运用多维数据模型实现数据集市[J].河北省科学院学报,2003,02:99-102.
[47]吴慧君.基于大学生网购体验的搜索引擎模型研究[D].广东工业大学,设计学,2014,硕士.
[48]杨秀娟.前降钙素与C反应蛋白在早期诊断新生儿细菌感染中应用价值的探讨[D].浙江大学,儿科学,2004,硕士.
[49]卓小琳.科教电视的策划研究[D].南京师范大学,2003.
[50]韩朝霞,孙守光,赵方伟.基于实测载荷谱的侧架寿命分析[J].铁道机车车辆,2015,01:15-18.