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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李佑祖
研究生(外文):Yu-Tsu Lee
論文名稱:利用液相沉積法開發低成本量產型抗反射薄膜並應用於太陽能電池元件
論文名稱(外文):Development of Low-Cost Mass-Production Anti-Reflective Thin Film by Liquid Phase Deposition for Solar Cells
指導教授:黃俊杰黃俊杰引用關係
指導教授(外文):Huang, Jung-Jie
口試委員:連水養張書通
口試委員(外文):Lien, Shui-YangChang, Shu-Tong
口試日期:2012-07-09
學位類別:碩士
校院名稱:明道大學
系所名稱:材料科學與工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:液相沉積法抗反射薄膜二氧化鈦
外文關鍵詞:liquid phase depositionanti-reflection coatingtitanium oxide
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本研究利用六氟鈦酸銨((NH4)2TiF6)混合硼酸,於6吋多晶矽基板上製備二氧化鈦抗反射薄膜,以及探討在不同濃度硼酸(H3BO3)中反射率與折射率之變化,其最佳參數為製程溫度60度以及硼酸濃度0.6 M下,波長範圍為400 ~ 800 nm下,平均反射率為5.52 %,而波長範圍400 ~ 900 nm下,其平均折射率為1.87,以此結果將抗反射薄膜應用於6吋多晶矽太陽能電池,其光電轉換效率達15.93 %。
In this study, titanium oxide films were deposited on 6 inch poly-si substrate by liquid phase deposition with deposition solution of ammonium hexafluoro-titanate and boric acid. The boric acid in the deposition solution can control the deposition rate of titanium oxide film. Titanium oxide film optimal parameters for the process temperature of 60 degrees and the boric acid concentration of 0.6 M becomes average refractive index with reflectance spectra were 1.87 and 5.52 % within the wavelength from 400 to 900 nm after annealing. Therefore, the 6 inch poly-si solar cell was photovoltaic conversion reach 15.93 % of low-cost mass-production anti-reflective thin film by liquid phase deposition for solar cells application.
目錄
中文摘要………………………………………………….………………..….………....i
英文摘要…………………………………………………….………………..…………ii
目錄…………………………………...………….………………………………...….....I
圖目錄……………………………………………...……………………………...…...IV
表目錄…………………………………………………….…………………………..VII
第一章 緒論…………………………………………………………..……………..….1
1-1 前言…………………………………………………..………………………......1
1-2 研究動機…………………………………………………………………………2
第二章 文獻回顧……………………………………………………………………….4
2-1太陽能電池之抗反射膜發展背景………………………………………....…….4
2-2 抗反射膜技術分析……………………………………….…………….….….…5
2-3 本研究之技術分析……………………………………………………...…....….9
2-4 抗反射膜重要文獻回顧………………………………………...…...…………14
2-5 LPD法之重要性……………………………………..……………...…...……18
2-6 抗反射薄膜邊界條件………………………………………………..………..19
第三章 LPD實驗方法…………………………………………………………….......22
3-1 LPD-TiO2實驗藥品……………………….. ……….. ……………………..…..22
3-2 矽基板清洗………………………………………………………………..……22
3-3 LPD-TiO2研究方法……………………………………………..........................24
3-4 LPD-TiO2溶液參數設計…………………………………………......................26
3-5結合LPD-ARC應用在太陽能電上之研究方法……………………………….28
3-6 實驗設備…………………………………………………………………..…....32
3-6-1表面粗糙化設備………………………………………………………...….32
3-6-2 磷擴散設備………………………………………………………………...33
3-6-3 LPD沉膜設備………………………………………………………..…..34
3-6-4 網印電極設備………………………………………………………...…..35
3-7 分析設備與方法……………………………………………………………..…36
3-7-1場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)……………………………….…..…36
3-7-2 紫外光可見光吸收光譜儀(UV-VIS Spectrometer)…………………..…..38
3-7-3 光譜式橢圓偏光儀(ellipsometry)………………………………………....39
3-7-4 化學分析電子儀(x-ray photoelectron spectroscopy)……….......................40
3-7-5 太陽能電池效率量測系統……………………………………………...…41
第四章 結果與討論………………………..……………………….………………....42
4-1 LPD-TiO2薄膜基本特性分析………………………………………………....42
4-2 LPD-TiO2抗反射薄膜光學性質…………………………….………………...49
4-3 LPD-TiO2薄膜XPS成份分析…………………………….…………………..60
4-4 LPD-TiO2薄膜於6吋多晶矽太陽能電池之抗反射薄膜應用……………….69
第五章 結論……………………………………………………………………….....74
未來展望……………………………………………………………………………….76
參考文獻…………………………………………………………………………….....77
圖目錄
圖2-1入射光通過不同介質產生的反射與穿透圖 5
圖2-2基材表面折射率呈線性變化之非均勻層圖 6
圖2-3具量產化之LPD抗反射膜製程設備概念圖 17
圖2-4 LPD-TiO2薄膜整合於單多晶太陽能電池製程流程圖 17
圖2-5 LPD-TiO2抗反射薄膜於6"晶圓批次量產流程圖 18
圖2-6 矽半導體之折射率與波長關係圖 21
圖2-7 薄膜抗反射作用示意圖 21
圖3-1 矽晶片清洗流程圖 23
圖3-2 恆溫水槽示意圖 25
圖3-3 LPD-TiO2實驗流程圖 25
圖3-4 LPD法所需製程參數 26
圖3-5 製備抗反射膜實驗量測分析流程圖 27
圖3-6 化學蝕刻機制示意圖 31
圖3-7 LPD-TiO2薄膜與理論值之反射率分析 31
圖3-8 表面粗糙化製程設備 32
圖3-9 磷擴散製程設備 33
圖3-10 製備LPD-TiO2抗反射薄膜之恆溫水槽設備 34
圖3-11 小型批次量產之LPD製程設備 34
圖3-12 網印太陽能電池電極之設備 35
圖3-13 FE-SEM 37
圖3-14 紫外光可見光吸收光譜儀 38
圖3-15光譜式橢圓偏光儀 39
圖3-16 化學分析電子儀 40
圖3-17太陽能電池效率量測系統 41
圖4-1多晶矽太陽能電池流程示意圖 43
圖4-2 硼酸濃度對LPD-TiO2沉積速率之影響 47
圖4-3不同溫度下之沉積速率變化圖 47
圖4-4 LPD-TiO2薄膜於不同硼酸濃度下以及有無退火之SEM表面形貌圖 48
圖4-5有無退火之薄膜收縮率分析圖 49
圖4-6 LPD-TiO2薄膜收縮圖 52
圖4-7 改變不同硼酸濃度0.55 - 0.7M之LPD-TiO2反射率變化圖 53
圖4-8 LPD-TiO2薄膜與PECVD-SiNx反射率比較圖 53
圖4-9 6吋多晶矽太陽能電池於LPD-TiO2抗反射薄膜之均勻性量測示意圖 54
圖4-10 製程溫度60度及硼酸濃度0.6M下,其LPD-TiO2之折射率為1.87 58
圖4-11 改變LPD-TiO2硼酸濃度0.55 ~ 0.7M折射率圖 58
圖4-12 不同硼酸濃度之折射率與反射率相互關係圖 59
圖4-13 OM光學顯微晶觀察LPD-TiO2粉末吸出之變化圖 59
圖4-14 LPD-TiO2薄膜XPS縱深分析圖 62
圖4-15 O1s於不同濃度下之XPS縱深分佈圖 64
圖4-16 Ti2p於不同濃度下之縱深分佈圖 65
圖4-17 Si2p於不同濃度下之XPS縱深分佈圖 66
圖4-18改變不同硼酸濃度之XPS O1s分峰圖 68
圖4-19 O1s面積比之定量分析圖 68
圖4-20 LPD抗反射薄膜於6吋多晶矽量產之STD分析圖 71
圖4-21 LPD-TiO2 抗反射薄膜於6吋多晶矽太陽能電池之光電轉換效率圖 73
表目錄
表2-1 抗反射薄膜技術分類 11
表2-2太陽能電池依型態材料種類分類表 13
表3-1 實驗所需藥品及清洗溶液 22
表 3-2 SEM工作環境參數 37
表4-1 LPD-TiO2與PECVD-SiNx抗反射薄膜之電池特性比較 73

參考文獻
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