請用此 Handle URI 來引用此文件:
http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/44133
標題: | 矽奈米線陣列製程與光伏元件之應用 Fabrication of Silicon Nanowires Array and Its Application on Photovaltaic Device |
作者: | Guan-Ren Wang 王冠人 |
指導教授: | 張顏暉 |
關鍵字: | 矽奈米線,太陽能電池,光伏元件,轉換效率,二氧化鈦, SiNW,solar cell,conversion efficiency,photovoltaic,Titaninm dioxide, |
出版年 : | 2009 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 本論文主要將討論單晶矽奈米線陣列於光伏原件上之應用,矽奈米線陣列所形成之表面具有良好抗反射率,可以有效提升太陽光之吸收。製作矽奈米線陣列的方式為無電鍍蝕刻法,系將一p-type(100)之矽基板置入氫氟酸與銷酸銀的混合蝕刻液中,當溶液中之氟離子與矽基板接觸後,矽即被解離成矽離子並放出一顆電子。此電子與溶液中之銀離子結合並形成顆粒於矽基板表面,被銀顆粒覆蓋住的區域能夠受到保護不被氟離子繼續蝕刻。最後,因為各晶面具有不同之蝕刻速率,(100)之矽基板表面會形成垂直於基板之奈米線陣列。
製作太陽能電池之方式,系將一P2O5之溶液利用spin-on之方式旋轉塗佈於矽奈米陣列上,再利用快速熱退火(Rapid Thermal Annealing, RTA) 的方式將磷擴散入矽基板中,形成PN接面以有效分離電子電洞對,產生光電流。將討論快速熱退火在不同之參數下對於太陽能電池效率的影響。此外,無電鍍蝕刻法所製成之矽奈米線,其表面具有大量斷鍵所形成之缺陷,大量缺陷將會使得光電流減少。故利用氫氣做表面鈍化處理以提高太陽能電池效率。此外,亦在矽奈米線表面利用二次磷擴散製程成形heavily doped region,以期使電洞離開表面減少被複合機會而提升電池效率。雖然矽奈米線結構具有在可見光波段可低至1%以下的反射率,但矽奈米線表面過多的缺陷使得最中只獲得8.52%的最佳轉換效率。 關於光觸媒元件的製作,係將二氧化鈦薄膜利用ALD法鍍於矽奈米線陣列上,利用恆電位儀量測其電化學性質。在二氧化鈦/n型或p型矽異質結構中,於未外加偏壓的情形中由實驗結果顯示,在照光下樣品表面具有自行產生氧氣的能力;在二氧化鈦鍍於矽奈米陣列太陽能電池上的實驗中,由實驗結果顯示,照光下樣品表面具有自行產生氫氣的能力。 In this study, large area silicon nanowire (SiNW)arrays were applied on photovoltaic device. This structure had excellent anti-reflection ability and improved the absorption of solar energy. The fabrication of SiNW was used by “electroless etching” which was when (100) c-Si was immersed in the solution containing silver nitrate and hydrofluoric acid. Si was etched by fluoric ion and released electrons to combine with silver ion to form Ag particles. Ag particles recovered the surface of sample and the region below Ag particles was protected by Ag. Finally, because of the different etching velocity on each crystal surface we got large area well-aligned silicon nanowire arrays. In this study, SiNW arrays were applied on solar cell. The formation of PN junction was a p-type SiNW subtracts annealing by rapid thermal annealing with spin-on phosphorous source. Although SiNW solar cell had good anti-reflection ability but the large surface defects on SiNW confined the highest conversion efficiency only to 8.52% . At last, the Titanium dioxide film was deposited on SiNW by ALD and used potentiostat to measure chemical property. For TiO2/SiNW hetero-junction, under AM 1.5G light we observed that oxygen flowed out from sample surface; for TiO2/SiNW solar cell structure ,we found hydrogen gas flowing out from surface on AM 1.5G. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/44133 |
全文授權: | 有償授權 |
顯示於系所單位: | 物理學系 |
文件中的檔案:
檔案 | 大小 | 格式 | |
---|---|---|---|
ntu-98-1.pdf 目前未授權公開取用 | 4.24 MB | Adobe PDF |
系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。