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研究生:陳志偉
研究生(外文):Chih-Wei Chen
論文名稱:單晶矽太陽能電池電極改良
論文名稱(外文):Improved single-crystal silicon solar cell electrode
指導教授:鄭文達鄭文達引用關係
指導教授(外文):Wern-Dare Jehng
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:119
中文關鍵詞:單晶矽太陽電池氧化銦錫氧化銦鋅二極體特性分析
外文關鍵詞:Single Crystal Silicon Solar CellsIndium Tin OxideIndium Zinc OxideDiode property analysis
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本研究是利用含磷的溶膠凝膠溶劑塗佈在單晶矽晶片上,透過熱處理的方式進行磷擴散製程,由此基本條件下,透過改變其電極結構以及不同材料製備完成之太陽能電池,進行光電特性的探討。
一、探討銀電極與ITO在不同組合結構下,對於矽晶太陽能電池的影響。其結構可分為純ITO電極、純銀電極、銀電極上披覆ITO電極、ITO電極上披覆銀電極、以及上述結構的熱處理後的電極,共7種不同的結構。
二、以不同透明導電材料(transparent conductive oxide, TCO),如氧化銦錫(indium tin oxide,簡稱ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,簡稱IZO)替代傳統的單晶矽太陽能電池銀導線電極。透明導電膜分析方面利用UV/Vis吸收光譜儀量測各透明導電膜的透光率,以α-step膜厚測量儀測量厚度,並利用Four-Point Probe四點探針測量其透明導電膜片電阻值。
三、以不同金屬的奈米膜,如Ag、Al 、Cu、Pt、Ti金屬,覆蓋於矽晶片與TCO之間,期望金屬膜可以將光生電子順利導出,以增加太陽能電池的光電轉換效率,缺點是金屬膜覆蓋在矽晶片上會遮蔽光線進入的總量,因此控制金屬薄膜的光穿透率便非常重要。太陽能電池元件分析方面是利用太陽光源模擬系統測量其光電流電壓曲線,由此可得到太陽電池的開路電壓、短路電流、填充因子以及光電轉換效率。本研究也加入暗電流曲線分析,可得到其二極體理想因子、逆向飽和電流、串聯電阻、並聯電阻以及開關比,以這些特性與一般的太陽電池特性比較,分析其二極體特性對太陽能電池的影響。

This study used a sol-gel solution containing phosphorus as the phosphorus diffusion source, which was applied onto single-crystal silicon wafers through spin coating method. In this basic conditions, optoelectronic property analysis is different electrode structures and materials for solar cells.
The study aims to explore the effect of different structures of silver and ITO film were used as electrodes on single crystal silicon solar cells. Structures can be divided into ITO、silver 、silver covered in ITO、ITO covered in silver、thermal treatment ITO、thermal treatment silver、thermal treatment silver covered in ITO and thermal treatment ITO covered in silver.
Different transparent conductive material (transparent conductive oxide, TCO), such as ITO (indium tin oxide, referred to as ITO), indium zinc oxide (indium zinc oxide, referred to as IZO) instead of the traditional single-crystal silicon solar cell silver wire electrodes. The UV/Vis instrument was used in this study to measure the transmittance of TCO. The α-step instrument was measurement the thickness of the film thickness, using Four-Point Probe to measure the sheet resistor of TCO films.
The different metal such as metal of Ag, Al, Cu, Pt and Ti covered in between the silicon and the TCO film can expect to successfully export the electrons to increase solar cell conversion efficiency. The film of metal covering the silicon wafer will be reduce the light entering, and the transmittance of thin metal films will be important to control. Analysis Solar cell is the use of solar light simulator to measure the light current-voltage curve, thus obtained solar cell open circuit voltage, short circuit current, fill factor and the photoelectric conversion efficiency. Analysis of dark current curve used in this study was reverse saturation current, series resistance, shunt resistance and on/off ratio. To compare these features with solar features, analysis of diode characteristics on the impact of solar cells.

授權書 I
審定書 II
摘 要 III
Abstract V
目 錄 VII
表 目 錄 X
圖 目 錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 太陽能電池種類 2
1.3 太陽能電池原理 7
1.3.1太陽電池光電池特性 8
1.3.2二極體特性 10
1.4 射頻磁控濺鍍機(RF magnetron Sputter) 13
1.4.1 濺鍍機之特點 13
1.4.2 濺鍍機的基本構造 14
1.4.3 濺射鍍膜原理 15
1.4.4 濺鍍薄膜的原理與成長 16
1.5 研究動機 19
1.6 實驗規劃 21
1.7實驗的藥品與儀器 22
1.7.1 實驗藥品 22
1.7.2 實驗儀器與設備 23
第二章 電極結構改變對單晶矽太陽電池之影響 29
2.1 研究目的 29
2.2 實驗方法 29
2.3 結果 32
2.4 討論 42
2.4.1 p-n特性分析 42
2.4.2光電特性分析 44
2.4.3不同正面電極結構對光電特性影響 44
2.4.4 鋁燒結對光電特性影響 45
2.4.5 單晶矽太陽電池內部阻抗之影響 46
2.5 結論 48
第三章 氧化銦錫複合奈米銀電極於單晶矽太陽電池之影響 50
3.1 研究目的 50
3.2 實驗方法 50
3.3 結果 52
3.4 討論 58
3.4.1 p-n特性分析 58
3.4.2 光電特性分析 59
3.5 結論 62
第四章 氧化銦錫與氧化銦鋅作為單晶矽電池電極比較 63
4.1 研究目的 63
4.2 實驗方法 63
4.3 結果 65
4.4 討論 79
4.4.1 p-n特性分析 79
4.4.2光電特性分析 81
4.5 結論 83
第五章 不同金屬層複合氧化銦錫電極之比較 84
5.1 研究目的 84
5.2 實驗方法 84
5.3 結果 85
5.4 討論 113
5.4.1 p-n特性分析 113
5.4.2光電特性分析 114
5.5 結論 116
參考文獻 118

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