硅太陽(yáng)能電池的紅外線研究

對(duì)碳基化石燃料的日益依賴可能會(huì)對(duì)全球環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的損害?；跓o(wú)污染光伏發(fā)電技術(shù)的結(jié)晶硅有望在從碳到硅的發(fā)電轉(zhuǎn)型中發(fā)揮主導(dǎo)作用。由于硅晶片幾乎占光伏轉(zhuǎn)換成本的50%，因此較薄的晶片在降低生產(chǎn)成本方面非常有效。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)用于更薄硅晶片的替代器件配置和處理方法。硅片要經(jīng)過(guò)清洗工藝、減薄工藝、織構(gòu)化工藝和部分透明化工藝。在這項(xiàng)工作中，通過(guò)硅的光學(xué)傳輸被研究為晶片厚度的函數(shù)。為了提高性能，使用定制設(shè)計(jì)的后紅外（IR）透射測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量了表面形態(tài)、光學(xué)性能和帶隙附近的光學(xué)透射。具有紋理表面的硅晶片比切割后的平面硅晶片具有更多的光吸收。

由于碳的消耗，燃料使用量的增加導(dǎo)致了環(huán)境的惡化。太陽(yáng)能發(fā)電（PV）是一種新的發(fā)電技術(shù)，它將成為主要的能源，而能源的變化將是由太陽(yáng)能引起的。一般情況下，太陽(yáng)能發(fā)電的發(fā)電效率為50%，通過(guò)提高發(fā)電效率來(lái)提高效率。。因此，必須在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，對(duì)水資源管理系統(tǒng)的配置進(jìn)行變更?？沙掷m(xù)發(fā)展必須通過(guò)發(fā)展進(jìn)程、提高進(jìn)程、技術(shù)進(jìn)程和技術(shù)分離進(jìn)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。這是一個(gè)關(guān)于硅和光學(xué)材料的問(wèn)題。通過(guò)采用紅外輻射防護(hù)系統(tǒng)，提高防護(hù)等級(jí)、防護(hù)等級(jí)和防護(hù)等級(jí)。

自過(guò)去十年以來(lái)，基于硅片的光伏模塊產(chǎn)量增長(zhǎng)了30%以上。通常，硅的成本幾乎占光伏面板的50%。從歷史上看，降低成本的途徑已經(jīng)通過(guò)更薄襯底形式的Si的經(jīng)濟(jì)使用而實(shí)現(xiàn)；目前的硅晶片在150–200 m厚。硅光伏技術(shù)幾乎是基于單面太陽(yáng)能電池的專有技術(shù)，其中光從前表面入射，背面完全金屬化。雙面太陽(yáng)能電池是一種新興的太陽(yáng)能電池配置，其中前表面和后表面上的電網(wǎng)圖案相同。這種設(shè)備配置有可能通過(guò)捕捉來(lái)自后表面的散射光產(chǎn)生比單面太陽(yáng)能電池更多的功率。雙面太陽(yáng)能電池中具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題是確保在復(fù)合之前，在背面附近吸收的光生電子空穴對(duì)被正面發(fā)射器收集。該實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)使用適當(dāng)?shù)谋砻婕y理方法來(lái)完成，可以增強(qiáng)光捕獲并吸收后紅外（NIR）。文獻(xiàn)中廣泛研究了具有不同表面形態(tài)和背面反射器的各種不同雙面配置的光學(xué)特性。盡管晶片厚度的減小轉(zhuǎn)化為較小的復(fù)合損耗和較大的開(kāi)路電壓；吸收也減少了。

在70–80℃的溫度下，預(yù)計(jì)時(shí)間為1小時(shí)45分鐘。接下來(lái)，將測(cè)量IR傳輸數(shù)據(jù)。圖2（b）顯示了使用比例為1:10的HF:HNO3進(jìn)行蝕刻的過(guò)程。然后，將Si wafertextured浸入比例為1:10的HF∶HNO3溶液中1小時(shí)45分鐘。然后，對(duì)晶片進(jìn)行漂洗并用氮?dú)飧稍铩＜t外透射數(shù)據(jù)記錄在（600–1200）nm波長(zhǎng)和25 nm亞波長(zhǎng)之間。圖2（c）顯示了在200μm厚度的硅片上進(jìn)行膏狀黑色蝕刻表面（BES）膏狀工藝的工藝流程。接下來(lái)，對(duì)Si晶片進(jìn)行氧化處理。在1100℃的溫度下，估計(jì)產(chǎn)生接近350?的氧化層的時(shí)間為1小時(shí)30分鐘。然后將尺寸為4cm x 4cm的Si晶片切割。將EMD Chemicals Company生產(chǎn)的含有炭黑和n-甲基-2-吡咯烷酮的BES漿料放置在掩模上，同時(shí)將Si晶片放置在掩膜下。之后，將蝕刻后的硅晶片在350℃的爐中加熱90秒。接著，將硅晶片在1%的KOH中在40℃下浸泡1分鐘。將BES漿料從硅片上剝離后，將硅片置于10%KOH溶液中，在70℃下放置1小時(shí)15分鐘。然后，使用去離子（DI）水沖洗Si晶片，并用氮?dú)飧稍铩?/p>

基于圖3中描述的光學(xué)配置，開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，用于表征作為波長(zhǎng)函數(shù)的近紅外透射。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于測(cè)量近紅外和遠(yuǎn)紅外（IR）范圍內(nèi)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，特別是波長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)控制的紅外單色儀用于在所需范圍內(nèi)改變波長(zhǎng)。來(lái)自te單色儀的光譜可變光正常入射在被測(cè)樣品上（SUM）。來(lái)自總和的透射光被聚焦透鏡收集到InGaAs光電探測(cè)器上。光電探測(cè)器的輸出連接到一個(gè)鎖定放大器，該放大器連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)。用基于LABVIEW的計(jì)算機(jī)程序測(cè)量作為波長(zhǎng)函數(shù)的強(qiáng)度變化。

審核編輯 黃宇