(3.236.231.61) 您好!臺灣時間:2021/05/11 14:29
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:潘臺鈞
研究生(外文):Tai-Chun Pan
論文名稱:溶膠凝膠法製備無危險性硼擴散源應用於無電鍍蝕刻矽奈米線N型太陽能電池之製程改良與分析
論文名稱(外文):Process improvement and analysis of n-type electroless-etched silicon nanowire solar cells using nonhazardous boron spin-on dopant source through sol-gel method
指導教授:黃智賢黃智賢引用關係
指導教授(外文):Jih-Shang Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:光電科學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
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:72
中文關鍵詞:溶膠凝膠法硼擴散源N型太陽能電池矽奈米線
外文關鍵詞:sol-gelboron dopantN-type si solar cellsi nanowire
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:140
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文利用溶膠凝膠法短時間內將硼酸粉末溶解於氫溴酸中調配成高濃度且無毒性的P型旋轉塗佈擴散源(SOD),應用於N型單晶矽基板,成功製作出無電鍍蝕刻N型矽奈米線太陽能電池。本研究的幾項探討重點:(1)利用SOD取代傳統有毒易爆的三溴化硼氣體,可同時降低危險性及減少工業安全要求的成本。(2) 擴散製程中,將自製高濃度的SOD用於矽奈米線太陽電池,並採取手動模擬快速退火爐的加熱方式代替傳統高溫爐,只需要很短的製程時間(1000℃,3分鐘),有效降低熱成本。 (3)矽奈米線結構在可見光波段僅有1%的抗反射率,用做抗反射層有很好的效果,且短時間擴散並不會破壞矽奈米線。矽平面與矽奈米線太陽能電池在最佳化短時間製程條件下的平均光轉換效率為4.95%與6.33%,矽奈米線結構提升了1.38%。外部量子效率分析中發現矽奈米線太陽能電池在長波長部分比平面太陽能電池的轉換效率更好;短波長部分則未見提升。若未來藉由提高硼擴散源的濃度,縮短製程時間,期望朝徑向接面矽奈米線太陽能電池發展,有助於提高短波長吸收效果以增加光轉換效率。

In this thesis, we found a quick way to prepare a high concentration nonhazardous boron-diffusion spin-on dopant(SOD) with the sol-gel method and successfully applied the dopant to fabricating n-type electroless-etched silicon nanowire solar cells.
Our study is important in several aspects. Firstly, our homemade SOD is safe, comparing to the commonly used hazardous BBr3. Secondly, we adopted a heating strategy that is similar to rapid thermal annealing, which required less thermal budget (1000oC for 3min) than a conventional furnace does. Finally, silicon nanowires incorporate inherent anti-reflection with the reflectivity being lower than 1%, which anti-reflection remains after the low thermal budget diffusion.
Our results showed that the average conversion efficiencies for typical planar Si cells and nanowire solar cells gave 4.95% and 6.33%, respectively, after some optimization. From the external quantum efficiency analysis, silicon nanowire solar cells showed higher conversion efficiencies than planar silicon solar cells at long-wavelength, but no improvements were attained under UV-light. We expect that the UV light conversion efficiencies of silicon nanowire solar cells with radial p-n junctions can be enhanced in the next stage.

第一章 緒論 1
第二章 太陽能電池基本原理與回顧 6
2.1 N型太陽能電池光電原理與發展概況 6
2.2無電鍍金屬沉積蝕刻法之原理介紹 9
2.3溶膠凝膠法與旋轉塗佈法之與原理介紹 12
2.4 N型太陽能電池之擴散製程與效率量測介紹 16
2.4.1擴散製程 16
2.4.2太陽能電池之等效電路 16
2.4.3太陽能電池之量測與效率計算 18
第三章 實驗步驟與儀器簡介 28
3.1實驗流程與步驟 28
3.1.1無電鍍蝕刻矽奈米線抗反射層之製程與參數 28
3.1.2溶膠凝膠法短時間製備P型旋轉塗佈擴散源 30
3.1.3旋轉塗佈硼擴散源之製程 31
3.1.4手動模擬步進馬達製備太陽能電池PN接面 32
3.1.5太陽能電池之電極製作 33
3.2實驗儀器簡介 35
3.2.1濕蝕刻製程系統 35
3.2.2旋轉塗佈式硼擴散源製程系統 36
3.2.3擴散製程系統 36
3.2.4電極製作系統 37
3.2.5光電特性分析儀器 39
3.2.6表面結構掃描系統 46
第四章 結果與討論 49
4.1 N型平面與矽奈米線太陽能電池之效率比較 49
4.1.1不同的擴散源濃度應用於N型太陽能電池 49
4.1.2不同的擴散時間應用於N型矽奈米線太陽能電池 53
4.1.3不同的電極柵線間距應用於N型奈米線太陽能電池 56
4.1.4平面與奈米線太陽能電池的效率比較 59
4.2 N型平面與矽奈米線太陽能電池串、並聯電阻之探討比較 65
4.3 N型平面與奈米線太陽能電池外部量子效率比較 66
4.4平面與奈米線太陽能電池的反射率之比較 68

[1] A. Hovinen , Physica Scripta.69, 167-169(1997).
[2] T. Nunoi, Sharp Technical Journal.38, 32-36(1998).
[3] F. L. Zhang, Johansson M, Andersson MR, Hummelen JC and O.Inganas , Synthetic Metals.137, 1401-1402(2003).
[4] A. Hinsch, J. M. Kroon, R. Kern, I. Uhlendorf, J. Holzbock,A .Meyer and J. Ferber, Progress In Photovoltaics.9, 425-438(2001).
[5] F. Dimroth, Wiley InterScience, 3, 373-379(2006).
[6] A. Hartley, S. J. C. Irviue, D. P. Halliday and M. D. G. Potter, Thin Solid Films. 387, 89-91(2001).
[7] M A.Green, Wiley InterScience, 17, 183-189(2009).
[8] J. Schmidt, A. G. Aberle, and R. Hezel, Proc. 26th IEEE PVSC, Anaheim, USA , p.13 (1997).
[9] A. Cuevas, M. J. Kerr, C. Samundsett, F. Ferrazza,and G. Coletti, Appl. Phys. Lett. 81, 4952 (2002).
[10] K. Bothe, J. Schmidt, and R. Hezel, Proc. 29th IEEE PVSC, New Orleans, USA p. 194 (2002).
[11]J.Schmidt, K. Bothe, R. Bock, N-type Silicon- the better material choice for industrial high-efficiency solar cells, 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 3-7 September, Milan, Italy(2007).
[12] Zhao J, Wang A. High efficiency rear emitter PERT cells on Cz and Fz n-type silicon substrates, 4th IEEE WCPEC. Waikoloa, Hawaii, USA, (2006).
[13] J. Guo, B.S. Tjahjono, J.E. Cotter, 19.2 efficiency n-type laser grooved silicon solar cells 31st IEEE PVSC. Orlando, USA, (2005).
[14] C. Schmiga, H Nagel, J Schmidt. 19% efficient n-type Czochralski silicon solar cells with screen printed aluminium alloyed rear emitter, Prog Photovoltaics, 14(6):533, (2006).
[15] T. Juvonen, J. Harkonen and P. Kuivalainen, IOP Science, 101, 96-98(2002).
[16] K. Peng, Y. J. Yan, S. P. Gao, J. Zhu, Adv. Mater. 14, 1164(2002).
[17] K. Peng, Y. J. Yan, S. P. Gao, J. Zhu, Adv. Funct. Mater. 13, 127,(2003).
[18] K. Peng, J. Zhu, Journal of Electroanalytical Chemistry 558, 35 (2003).
[19] K. Peng, J. Zhu, Electrochimica Acta 49, 2563 (2004).
[20] K. Peng, Z. Huang, J. Zhu, Adv. Mater. 16, 73 (2004).
[21] K. Peng, Y. Wu, H. Fang, X. Zhong, Y. Xu, J. Zhu, Angew. Chem. Int. Ed. 44, 2737 (2005).
[22] K. Peng, Y. Xu, Y. Wu, Y. Yan, S. T. Lee, J. Zhu, 1062(2005).
[23] K. Peng, J. J. Hu, Y. J. Yan, Y. Yan, Y. Wu, H. Fang, Y. Xu, S. T
[24] 高銘駿,“利用溶膠凝膠法製備旋轉塗佈擴散源:應用於無電鍍蝕刻矽奈米線太陽能電池製作”,海大光電碩論,(2010).
[25] P. D. Maniar, United States Patent. Patent Number:5186745,(1993).
[26] S. Ahmad Kamil, K. Ibrahim, A. Abdul Aziz, AIP.. National Physics Conference 2007 - PERFIK 2007. AIP Conference Proceedings, Volume 1017, pp. 124-128 (2008).
[27] 葉獻超,“溶膠凝膠法製備無毒性硼擴散源應用於無電鍍蝕刻矽奈米線N型太陽能電池之研究” ,海大光電碩論,(2011).
[28] M.Ebelmann, Annales de chimie et de physique, 16, 129(1846).
[29] M.Ebelmann, Comptes Rendus De L Academie Des Sciences Serie III-Sciences De La Vie-Li, 25, 854(1847).
[30] 游文昇,“使用溶膠-凝膠法合成銀聚合物奈米複合材料結構及光電性質之研究”,海大光電碩論,(2009).
[31] 蔡進譯,“超高效率太陽電池-從愛因斯坦的光電效應談起”,物理雙月刊27卷5期,(2005).
[32] 莊嘉琛,“太陽能工程-太陽電池篇,全華出版社”,(1997).
[33] ASTM E927-5 “Standard Specification for Solar Simulation for Photovoltaic Testing”.
[34] S. Ahmad Kamil, K. Ibrahim, A. Abdul Aziz, AIP. Vol.1017,124-128(2008).
[35] Valentin D. Mihailetchi, Yuji Komatsu, and L. J. Geerligs, Appl. Phys. Lett. 92, 063510 (2008).

連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔