● 摘要
硫化铅(PbS)是一种重要的Ⅳ~Ⅵ族半导体材料,其带隙与太阳光谱匹配,可作为制备太阳电池理想材料之一。晶硅微纳米防反射织构对于增强太阳电池对光的吸收,从而提高太阳电池效率有较大的帮助。本论文研究了PbS薄膜及晶硅微纳米防反射织构的制备及其特性,研究内容分为如下三部分:
第一部研究了硫化铅(PbS)薄膜的制备及其特性。利用化学浴沉积法(CBD)制备了PbS薄膜,研究了退火时间对PbS薄膜的结晶度、表面形貌以及光学性质的影响。结论如下:
(1)PbS薄膜在玻璃基底上粘附力较强,结晶度良好,呈面心立方结构且沿(111)方向择优生长。不同的退火时间导致PbS薄膜的结构、形貌、光学特性均产生明显差异。退火30 min的PbS薄膜的结晶度最好。
(2)从未退火到退火30min,PbS的平均晶粒尺寸由28.5nm减小至24.8nm;随着退火时间继续增加至120min,晶粒尺寸增加至30.4nm。
(3)从未退火到退火时间为30min,PbS纳米晶薄膜的光学带隙随着退火时间的增长由0.76eV增加至1.05eV;进一步延长退火时间,带隙减小至0.73eV。
第二部分研究了晶体硅的单次刻蚀制备表面防反射织构。利用金属辅助化学刻蚀方法(MACE),通过对银膜退火温度的控制得到不同形貌的银纳米颗粒,从而进一步控制银辅助刻蚀所得的硅微纳米织构形貌。结论如下:
在退火温度低于600℃时,银颗粒的尺寸会随着退火温度的增加而增加,之后,随着退火温度增加至800℃,银颗粒的尺寸又会减小。
硅防反射织构的平均反射率首先由17.1%降至4.7%,接下来又增加至11.9%。当银膜的退火温度达到600℃时,防反射织构的反射率达到最低(4.7%)。
第三部分研究了晶体硅的二次刻蚀制备表面复合分层防反射织构。二次MACE刻蚀中,对首次刻蚀的时间以及首次刻蚀之后残余银粒子退火温度的调控得到的复合双层微纳米孔洞结构的形貌。得到结论:首次刻蚀时间控制在30分钟,银粒子退火温度为600℃时可以制备出防反射效果最佳的晶硅微纳米复合织构。