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沈鸿烈 蒋晔.基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池[J].南京航空航天大学学报,2017,49(5):744-752
基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池
Investigation on Multi-crystalline Black Silicon and High Efficiency Solar Cell Based on Inverted Pyramid Antireflective Structure
  
DOI:10.16356/j.1005-2615.2017.05.019
中文关键词:  多晶硅  黑硅  倒金字塔  金刚线切割  太阳电池
英文关键词:multicrystalline silicon  black silicon  inverted pyramid  diamond wire sawn  solar cell
基金项目:
作者单位
沈鸿烈 蒋晔 南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏省能量转化材料与技术重点实验室南京210016 
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中文摘要:
      采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline black silicon,mc bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催化腐蚀(Metal assisted chemical etching,MACE)对砂浆切割(Multi wire slurry sawn,MWSS)多晶硅片(Multicrystalline silicon,mc Si)进行了研究,发现倒金字塔结构的面夹角均为54.7°,且500 nm尺寸大小的倒金字塔结构黑硅太阳电池的转换效率达到了18.62%,电池的表面反射率降低至3.29%。研究了Ag/Cu双原子催化腐蚀法对金刚线切割(Diamond wire sawn,DWS)多晶硅片的制绒效果,发现多晶硅片表面金刚线切割痕几乎消失不见,采用倒金字塔尺寸为600 nm的DWS片样品制备出了性能最佳的太阳电池,其开路电压Voc为640 mV,短路电流密度Jsc为37.35 A/cm2,填充因子FF为79.91%,最高效率为19.10%,高于同结构的MWSS多晶黑硅太阳电池。
英文摘要:
      Different scales of the inverted pyramid structure are obtained by the acidic nano structure rebuilding (NSR) process, which realizes the mass prodution of high efficiency nanostructured multicrystalline black silicon (mc bSi) solar cells with low cost. Firstly, the multi wire slurry sawn (MWSS) of multi crystalline silicon(mc Si) is investigated through silver metal assisted chemical etching(MACE). Results show that the dihedral angels of inverted pyramid maintain at 54.7°. The inverted pyramid structured mc bSi solar cell shows the best efficiency of 18.62% , with 500 nm inverted pyramid structure by 400 s NSR treatment at 50 °C, and the surface reflectance is 3.29%. Furthermore,the paper studies the texture property obtained by Ag/Cu MACE method and NSR treatment on diamond wire sawn (DWS) mc Si. The research results show that the saw marks on DWS mc Si surface are nearly disappeared. We obtain the optimal DWS mc Si solar cell with the same size of 600 nm invert pyramid sample, with Voc, Jsc and FF at 640 mV, 37.35 A/cm2 and 79.91%, respectively, and the maximum conversion efficiency is 19.10% which is higher than that of MWSS mc bSi solar cell.
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