文档介绍：硕士学位论文基于飞秒激光加工的硅太阳能电池 SILICON SOLAR CELLS BASED ON FEMTOSECOND LASER PROCESSING 邵珠峰哈尔滨工业大学 2009 年6 月国内图书分类号: O438 学校代码: 国际图书分类号: 535 密级: 公开硕士学位论文基于飞秒激光加工的硅太阳能电池 硕士研究生: 邵珠峰 导师: 曲士良教授副导师: 王强副教授 申请学位: 理学硕士 学科、专业: 光学 所在单位: 光电科学系 答辩日期: 2009 年 6 月 授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index :O438 School Code: :535 Classification: Dissertation for the Master Degree SILICON SOLAR CELLS BASED ON FEMTOSECOND LASER PROCESSING Candidate : Shao Zhufeng Supervisor : Prof. Qu Shiliang Assistant Supervisor: Associate Prof. Wang Qiang Academic Degree Applied for : Master of Science Specialty : Optics Affiliation : Department of Optoelectronics Science Date of Defence : June 2008 Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学理学硕士学位论文- I - 摘要太阳能电池是一种光能转换成电能的重要器件。目前,在单晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物等众多太阳能电池种类中,非晶硅太阳能电池因其制作成本相对低廉而成为最有发展前途的新型太阳能电池之一。但由于非晶硅太阳能电池的光电转换效率较低,限制了其大规模生产。随着激光技术的发展, 飞秒激光已经逐渐成为一种有效材料微纳加工工具。但是,目前采用飞秒激光直扫技术以提高硅太阳能电池效率的工作,尚鲜有报道。我们采用该直扫技术,对非晶硅太阳电池硅膜表面绒面处理,可较大提高电池效率。 本文主要从提高非晶硅太阳能电池光电转换效率的角度出发,基于现有的飞秒激光处理技术,分别对非晶硅太阳能电池的正面和背面进行直扫。在对太阳能电池背面处理时,通过恒速移动线偏振飞秒激光焦点对非晶硅 pin 太阳能电池裸露的 n 型硅膜表面进行处理,刻蚀出周期性条纹状结构,并在硅膜刻蚀区域表面上形成多孔微结构,然后比较经飞秒激光处理前后太阳能电池的光电转换特性,特别是比较处理前后的开路电压( V oc ) 和短路电流( I sc ) 。结果发现: 太阳能电池经过飞秒激光直扫后, V oc 和 I sc 有着明显提高,两者乘积最大可增大为处理前 9 倍。对非晶硅太阳能电池正面处理时,恒速移动线偏振的飞秒激光焦点透过玻璃基底刻蚀在 p 型硅膜上,刻蚀出周期性条纹状结构。通过比较太阳能电池经飞秒激光处理前后的 V oc 、 I sc 我们发现两者乘积最大可变为处理前 9 倍。为进一步降低加工成本,我们又采用纳秒激光对非晶硅太阳能电池进行处理。实验发现,非晶硅太阳能电池经过纳秒激光处理前后, V oc 、 I sc 两者乘积最大可增大为处理前 倍。 同时,我们初步讨论了( V oc × I sc ) 与激光能量和刻蚀间距的关系,以及硅膜表面多孔结构的形成对太阳能电池光电转换效率的提高所产生的作用。 关键词: 飞秒激光;微纳加工;非晶硅;太阳能电池;纳秒激光哈尔滨工业大学理学硕士学位论文- II - Abstract Solar cell is an important clean-energy device, which can co nvert light energy into electrical energy. At present, amorphous silicon solar cell has e most promising one of solar cell s, due to their relatively low production costs in comparison with monocryst alline