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摘 要

光伏发电技术是解决能源危机和环境污染的有效途径之一。目前，晶体硅太阳能电池仍然占据了大部分市场，但是较高的成本阻碍了光伏产业的发展。硅纳米线由于具有优异的光吸收性能以及较高的载流子分离性能。被认为在实现高效率、低成本的太阳电池方面具有广阔的发展前景。因此，对硅纳米线阵列的光伏应用的研究显得十分有意义。

本次毕业设计主要了解了硅纳米线研发进展并且研究了纳米线制备过程、分析纳米线绒面与刻蚀时间的关系以及对太阳能参数的测试。采用酸碱液清洗硅衬底，和HF刻蚀硅纳米线。刻蚀时间越长，硅纳米线越长，当刻蚀时间在5分钟时达到最高，超过5分钟反而降低。而电池的串联电阻降低和表面的复合增加导致电池的效率低下。

关键词：太阳能电池 硅纳米线 刻蚀时间 转换效率（η） 贵金属催化刻蚀技术

The measurement and analysis on photovoltaic parameters of Silicon-nanowire solar cells

Abstract

Photovoltaic technology is one of the effective ways to solve the energy crisis and environmental pollution. At present, crystalline silicon solar cells remain the basis of the current photovoltaic industry. However, the high cost of crystalline silicon solar cells has greatly hindered the development of the photovoltaic industry. Silicon nanowires(SiNWs) are considered as promising materials to achieve high efficiency,low cost solar cells, due to their excellent light absorbing properties and efficient carrier separation performance. Therefore, the research on silicon nanowire arrays for photovoltaic applications is very meaningful. In this diploma project，progress of research and development of Silicon-nanowires(Si-NWs) has been acknowledged ，the preparation of nanowires has been studied and the relationship between Si-NWs and etching time. finally,the properties of solar cells have been tested. we can draw the following conclusions:

The diploma project mainly aims at understanding the development progress of SiNWs and its research process, analyzing the relationship between the nanowire suede and etching time and testing solar parameters. Using acid-base cleaning silicon substrate and etching SiNWs using AgNO3 with HF . The longer the etching time, the longer the silicon nanowires, when the etching time reaches the highest in five minutes, but reduce afters five minutes. The reduced series resistance of the cells and the increasing surface recombination result in the conversion efficiency.

Keywords：solar cells;Silicon-nanowires; etching time; conversion efficiency（η）;

目 录

摘 要 2

Abstract 3

目 录 4

第一章 太阳能电池概述 1

1.1太阳能电池的发展与现状 1

1.2纳米硅线太阳能电池的研究进展 1

1.3本论文研究的内容 2

第二章 纳米线的制备与测试 3

2.1 纳米线的制备方法及过程 3

2.2 太阳能电池测试的方法和性能参数 8

2.3测试太阳能电池的I-V特性曲线，计算电池相关参数 11

结 语 14

参考文献 15

致 谢 17

第一章 太阳能电池概述

本章介绍了太阳能电池的发展与现状，重点突出了纳米硅线太阳能电池的研究进展，最后涉及了本论文的主要工作。

1.1太阳能电池的发展与现状

目前光伏领域中对太阳电池发展历程普遍接受的划分方法是“三代太阳电池”，第一代太阳能电池是以单晶硅或多晶硅为基础的，是最早发展起来的太阳电池，其中单晶硅电池的转换效率最高,实验室中最高可达25%。而多晶硅太阳电池中，多晶硅的生产工艺简单，可大规模生产，所以多晶硅电池的产量和市场占有率最大，约占90%。目前正从第一代基于硅片技术的太阳电池向基于半导体薄膜技术的第二代半导体太阳电池过渡。第二代太阳能电池是基于薄膜太阳电池技术的。薄膜太阳电池材料主要有非晶硅薄膜电池、碲化镉（CdTe）及铜铟镓硒（CIGS）等。在薄膜电池中，很薄的光电材料被铺在衬底上，大大减小了半导体材料的消耗，也容易形成批量生产从而大大降低了太阳电池的成本。对于第二代薄膜太阳电池，提高转换效率是最需要解决的主要问题，而薄膜电池的性能稳定性和生产成本也必须达到大规模应用的要求。第三代光伏发电技术是高效太阳电池，这种技术是从提高薄膜太阳电池的转换效率的研究中产生的，实现这一概念的工艺方法也成为当前的热点研究问题。第三代太阳电池主要有双层太阳电池、有机太阳能电池、冲击离子化太阳电池（量子点电池）、多能带电池、热载流子电池、多载流子电池、热光伏电池。

图1-1-1为一、二、三代太阳能电池技术的成本与效率的比较。可见第三代太阳能技术不仅在成本上而且在效率上都占有优势。

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