用于硅太陽(yáng)能電池的二氧化鈦減反射膜制備及性能研究.pdf

1、硅太陽(yáng)能電池目前是我國(guó)最主要的能源產(chǎn)業(yè)之一，為了有效地減少硅太陽(yáng)能電池表面光的反射率，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，鍍減反射膜是一種有效減少光能反射率的方法。目前國(guó)內(nèi)外減反射膜的種類(lèi)很多，常用的減反射膜有SiO2、Si3N4、Ta2O3等，TiO2薄膜主要用在光催化方面，在減反射膜應(yīng)用方面不是很多。
　　 本文利用溶膠-凝膠法制備了TiO2減反射膜、氮摻雜TiO2減反射膜和有機(jī)添加聚乙二醇(PEG)TiO2減反射膜，研究了乙醇添

2、加量、水添加量、pH、提拉速度、氮摻雜量、聚乙二醇添加量等對(duì)薄膜透射率的影響;探討了氮摻雜TiO2減反射膜紫外-可見(jiàn)光譜影響的機(jī)制;并對(duì)比了鍍有各種薄膜的太陽(yáng)能電池的光電特性。采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-Vis)對(duì)薄膜進(jìn)行了紫外可見(jiàn)透射光譜分析、原子力顯微鏡(AFM)觀察了薄膜表面形貌、機(jī)械性能測(cè)試分析了薄膜耐摩擦強(qiáng)度和附著力大小、Ⅰ-Ⅴ曲線(xiàn)測(cè)試分析了太陽(yáng)能電池的光伏特性，主要?jiǎng)?chuàng)新成果有:
　　 (1)采用單因素實(shí)驗(yàn)方法確定

3、了制備TiO2減反射膜的最佳工藝。紫外-可見(jiàn)透射光譜、原子力顯微鏡分析表明，溶膠配比和提拉速度對(duì)TiO2減反射膜的增透效果和薄膜的表面形貌有顯著影響。研究得到，當(dāng)乙醇添加量為20ml、水添加量為3ml、溶液pH為4時(shí)TiO2減反射膜的透過(guò)率最大;且TiO2減反射膜表面致密，表面粗糙度為2.607nm，最大凸起峰值為26.73nm。
　　 (2)非金屬氮摻雜改變了TiO2減反射膜的光學(xué)特性。紫外-可見(jiàn)光譜分析表明:氮摻雜的TiO2

4、減反射膜在可見(jiàn)光區(qū)的增透效果明顯，薄膜對(duì)可見(jiàn)光的吸收邊產(chǎn)生紅移現(xiàn)象，薄膜吸收邊紅移的大小與摻雜量有一定的關(guān)系，當(dāng)?shù)獡诫s增大到一定量后吸收邊的紅移減弱。研究得到，氮摻雜量為0.1g時(shí)薄膜的增透效果最明顯，采用擬合公式(αhv)1/2=A（hv-Eg）得到TiO2減反射膜的光學(xué)帶隙為3.486，氮摻雜的TiO2減反射膜的光學(xué)帶隙為3.374，氮摻雜后引入雜質(zhì)能級(jí)改變了TiO2減反射膜光學(xué)帶隙;原子力顯微鏡分析顯示:氮摻雜TiO2減反射膜比未

5、摻雜TiO2減反射膜的表面更加致密平整，粗糙度僅為1.780nm，最大凸起峰值為16.69nm。
　　 (3)表面活性劑聚乙二醇改變了TiO2薄膜的結(jié)構(gòu)及形貌。紫外，可見(jiàn)光譜分析表明:聚乙二醇的添加量、煅燒溫度對(duì)TiO2減反射膜的透過(guò)率有很大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，表面活性劑量過(guò)多過(guò)少、煅燒溫度過(guò)高過(guò)低都不利于薄膜的增透效果，當(dāng)煅燒溫度為500℃，PEG2000添加量0.1g、PEG4000添加量0.1g、PEG6000添加量0.05

6、g時(shí)薄膜有良好的增透效果;原子力顯微鏡分析顯示:添加聚乙二醇的TiO2薄膜表面形成疏松多孔結(jié)構(gòu)，孔的大小隨聚乙二醇添加量的多少有關(guān)，隨聚乙二醇添加量的不斷增多薄膜表面疏松、平整度差，適量添加聚乙二醇有利于改變薄膜的結(jié)構(gòu)及形貌。
　　 (4)鍍氮摻雜TiO2減反射膜的硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率最高。鍍氮摻雜TiO2減反射膜和鍍添加PEG4000TiO2減反射膜的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率與鍍膜前相比分別提高了1.6和1.08倍，鍍各種薄膜的太陽(yáng)