● 摘要
本论文分为两部分，第一部分为硫化亚铜（Cu2S）薄膜的制备及其特性研究。Cu2S作为新型的P型半导体材料，其禁带宽度约为1.2 eV，拥有良好的化学和热稳定性能，是一种良好的光电材料，因此在薄膜太阳能电池、纳米开关、光催化、冷阴极等领域有着很大的应用前景。目前有很多种方法用来制备Cu2S薄膜，如化学气相沉积法、连续离子层吸附反应法、喷雾热解法以及水热法等，然而这些方法反应时间较长，所需压力、温度较高，操作较复杂或成本高，因此在一个环境和能源问题日益成为世界发展主题的前提下，能在低温溶液条件下大面积沉积薄膜且制备工艺简单、成本低的化学浴沉积法成为较合适的方法之一。第二部分为带有本征薄层的硅异质结（HIT）太阳电池的单晶硅片表面弱氧化制绒的研究。HIT太阳电池因具有相对高的效率及低成本的特点而成为目前开发最快的一种太阳能电池。通过在单晶硅片上制作绒面可以减少反射损失，增加HIT电池对太阳光的吸收，因而提高电池效率。目前表面制绒是比较成熟的工艺，传统制绒工艺以氢氧化钠、异丙醇和添加剂为制绒液来制作绒面，但是用这种工艺得到的金字塔尺寸大小不够均匀，使得绒面的减反射效果下降。为了进一步提高HIT太阳电池对光的吸收，有必要探索一种可以形成金字塔尺寸均匀的高质量绒面结构的方法。本论文具体的研究内容如下：
首先本论文通过简单的化学浴沉积法在玻璃衬底上沉积Cu2S薄膜，研究了沉积温度对所制备的Cu2S薄膜的结构、表面形貌及光学特性的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及紫外-可见-近红外分光光度计对薄膜的结构和光学特性进行研究。XRD结果显示所制备的薄膜为单斜晶相的Cu2S，且沉积温度为40℃时所得薄膜结晶度最好。随沉积温度的升高薄膜的厚度也在逐渐增大。然而沉积温度较低或较高时薄膜表面都比较粗糙。所制备的Cu2S薄膜带隙与其体材料相比均出现不同程度的蓝移。
本论文首次提出并研究单晶硅片弱氧化制绒。其主要特点在于，制绒前经过氧化氢（H2O2）弱氧化单晶硅片形成一层很薄的氧化层，可以减缓硅片在制绒液中的腐蚀速率而获得均匀的金字塔结构绒面。研究了弱氧化参数如H2O2浓度及弱氧化时间对单晶硅片制绒效果的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）观察了绒面的表面形貌，用紫外-可见-近红外分光光度计在波长范围为300-1000 nm 内测量了制绒后硅片表面的反射率。经弱氧化的单晶硅片制绒后的表面形貌及反射率较传统制绒都得到了明显的改善和提高，其表面的平均反射率低至9.89%。实验结果分析表明最佳弱氧化条件为5% H2O2中氧化8min。此条件下弱氧化的单晶硅片制绒后获得的金字塔尺寸均匀且反射率最低。另外，最佳弱氧化制绒的单晶硅片所制备的HIT电池效率较传统制绒单晶硅片所制备的电池效率提高了1.6%，其中短路电流和填充因子有明显的提高。