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多功能光电材料在太阳电池中的应用

作　者: 韩涛
导　师: 孟凡英
学　校: 上海交通大学
专　业: 光学工程
关键词: 太阳电池光电材料共掺杂纳米结构
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

为优化太阳电池的光学特性与电学特性,提高光电转换效率,本文主要研究了与太阳电池密切相关的先进光电材料(陷光材料、钝化材料和透明导电材料等)的光学性质和电学性质,系统地研究了这些光电特性的最主要物理决定因素,深入了解了这些光电特性对于太阳电池效率的影响或潜在用途。通过对半导体薄膜内部引入共掺杂元素,半导体薄膜表面或内部加入银纳米颗粒等手段,实现了光电特性的调控和优化。研究方法包括材料的化学沉积生长,光学性质、电学性质及基本结构的探测与分析,基于电动力学、量子力学及多体理论、半导体物理学和光学进行物理建模、数值模拟和分析,最后通过多种研究方法的对比分析得出清晰的可靠的材料光电特性。一方面,本文将理论与实验相结合,发现氧化锌多功能薄膜中共掺杂IIA和IIIA族元素可以同时大范围调控该半导体的电导率和禁带宽度,这对于微电子领域有着重要的应用潜力。另一方面,本文从理论上找到了多种半导体材料的光学特性与内部或表面生长的银纳米颗粒的半径、分布密度等关键参数的函数依赖关系,为得到有利于太阳电池的多功能先进光电材料提供了理论指导。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
第一章绪论  8-12
第二章太阳电池介绍  12-29
  2.1 太阳电池基本结构与特性  12-14
  2.2 太阳电池的优势  14-19
  2.3 太阳电池的发展方向与问题  19-22
  2.4 多功能材料在太阳电池中的应用  22-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章通过元素共掺杂改善半导体光电性质  29-39
  3.1 氧化锌材料的基本特性  29-30
  3.2 氧化锌材料在太阳电池中的应用  30-31
  3.3 ⅡA、ⅢA 共掺杂ZnO 薄膜光电特性的研究  31-39
    3.3.1 ZnO:[B, Mg]薄膜的制备方法  31-32
    3.3.2 ZnO:[ⅡA, ⅢA]光电特性的理论计算  32-33
    3.3.3 分析与结论  33-39
  3.4 小结  39
第四章利用金属纳米颗粒优化半导体光学性质  39-50
  4.1 银纳米颗粒产生表面等离子激元的物理特性  39-42
  4.2 基于表面等离子激元的陷光结构  42-44
  4.3 具有银纳米颗粒减反射层的硅基太阳电池  44-49
  4.4 小结  49-50
第五章其他多功能光电材料  50-58
  5.1 氧化铝薄膜  50-55
  5.2 纳米氧化锌材料  55-57
  5.3 小结  57-58
第六章结束语  58-59
  6.1 主要工作与创新点  58
  6.2 后续研究工作  58-59
参考文献  59-60
致谢  60-61
攻读硕士期间已发表或录用的论文  61

多功能光电材料在太阳电池中的应用

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