非水溶劑中硅的電沉積實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、太陽能光伏發(fā)電以其應(yīng)用范圍廣、安全系數(shù)高、使用過程中清潔無污染、儲(chǔ)量極其豐富受到人們的關(guān)注。經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，太陽能電池應(yīng)用由空間轉(zhuǎn)為地面，必將成為未來能源的重要形式。然而太陽能電池發(fā)電成本較高，還不具備與常規(guī)發(fā)電競爭的能力。因此采用各種方法降低硅基太陽能電池光伏發(fā)電的成本成為光伏產(chǎn)業(yè)從業(yè)及研究人員共同追求的目標(biāo)。隨著非水溶劑進(jìn)入研究人員的視野，在非水體系中實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的電沉積成為新的研究方向。如能實(shí)現(xiàn)常溫環(huán)境下非水體系中硅元素的電沉

2、積，即有可能實(shí)現(xiàn)大面積薄膜硅基太陽能電池的連續(xù)化生產(chǎn)，大幅降低光伏行業(yè)的成本。
　　 本文探索了非水溶劑中硅的電沉積。采用四氯化硅作為硅源、碳酸丙烯酯為溶劑，四丁基氯化銨為支持電解質(zhì)，以鎳為工作電極時(shí)，在電位位于-2.69827V 附近可實(shí)現(xiàn)硅的電沉積。電沉積時(shí)間為0.5小時(shí)時(shí)，硅的沉積量很少。電沉積時(shí)間從1小時(shí)增加到4小時(shí)，硅的沉積量從1.30[％]增加到6.02[％]，總體而言，硅的沉積量較少。該反應(yīng)體系中利用電沉積法得到的

3、為非晶硅，用作生產(chǎn)硅基薄膜太陽能電池是可行的，GDS 圖譜表明硅元素主要集中在沉積上表面，這對(duì)于節(jié)約硅材料、進(jìn)一步降低薄膜電池成本是很有利的。
　　 針對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的鎳電極輕微氧化現(xiàn)象，選擇抗腐蝕性更加優(yōu)越的鈦鎳鈮合金作為工作電極，循環(huán)伏安曲線表明電位在-2.3969V 附近時(shí)可實(shí)現(xiàn)硅的電沉積。以鈦鎳鈮作為工作電極時(shí)，硅元素的沉積量明顯高于以鎳做工作電極時(shí)的沉積量，且實(shí)驗(yàn)中鈦鎳鈮合金未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，在該反應(yīng)體系中，鈦鎳鈮合金比鎳

4、更適合做為工作電極使用。隨著電沉積時(shí)間的增加，沉積層表面硅元素的相對(duì)原子含量顯著增高。硅元素基本上在距沉積層上表面1 微米的區(qū)域內(nèi)，隨著距沉積上表面距離的增加硅元素含量急速下降，這種分布趨勢符合制作低成本薄膜硅基太陽能電池的要求，可進(jìn)一步降低硅基太陽能電池的生產(chǎn)成本。
　　 采用四氯化硅為硅源，碳酸丙烯酯為溶劑，四丁基氯化銨為支持電解質(zhì),首次選擇SUP13Cr 不銹鋼作為工作電極，在電位為-3.12774V 附近時(shí)，在工作電極S