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晶硅薄膜太阳电池结合了非晶硅薄膜用料少、低温制备和晶体硅高效稳定的特点,是目前薄膜太阳电池的发展方向之一。在此类电池中,需要引入适用的陷光结构来增加光吸收。本文主要研究了几种能够适用于晶硅薄膜太阳电池中的陷光结构和其对光吸收的影响,主要结果如下: 采用铝诱导表面织构方法制备了具有蜂窝状凹坑结构的玻璃衬底,通过对制备条件的控制,实现了凹坑尺寸在直径上0.5μm~6μm,深度上60nm~700nm范围内可调。在此类衬底上进行硅薄膜沉积,其光吸收谱表明该类衬底能够显著增强沉积在上面的硅薄膜的光吸收,且增强效果和衬底凹坑尺寸有关;同时,相比于平面衬底,增加同样厚度的硅薄膜,在该类衬底上的光吸收增强幅度更大。 采用金属辅助化学刻蚀方法,实现了硅纳米线的可控制备,并获得了良好的陷光效果。对不同长度的纳米线,确定了保角覆盖的薄膜沉积条件。温度研究表明,在50℃时,纳米线的形成速率是室温(~20℃)的两倍,且纳米线平均直径稍小。随着纳米线的长度增加,陷光效果变好,对于5μm的纳米线,在350-1000nm光谱范围内其平均反射率可低至1.45%;RCA清洗会使得纳米线表面被抛光,并会在一定程度上减小硅纳米线的陷光效果;纳米线的薄膜包裹实验表明,长的纳米线不会像短的纳米线一样,由于薄膜的覆盖在纳米线之间容易相连。 使用未抛光硅片模拟AlT玻璃衬底的平滑凹坑结构,通过制备硅纳米线,获得了双周期陷光结构的样品,结果表明大尺寸的陷光结构有助于改善硅纳米线在长波范围的陷光;同时,采用双陷光结构可以使用短的纳米线来实现与长纳米线相同的陷光效果,有利于电池制备中的纳米线表面钝化。 采用HWCVD在沉积气压2Pa、氢稀释度69%和热丝电流11A时获得了光敏性达4.5×105的器件级硅薄膜。优化电池i层,确定了最优的i层厚度,并在此基础上制备了平面和硅纳米线径向结电池;与平面结电池相比,硅纳米线太阳电池的短路电流密度从25.72mA/cm2提高到了30.42mA/cm2,验证了硅纳米线的良好的陷光效果。