【摘 要】
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在太阳能电池的众多分类中，硅基太阳能电池以其丰富材料来源，成熟的生产工艺以及较高的光电转化效率，成为当今光伏市场的主流。近年来，对于硅基太阳能电池表面结构的研究成为硅基
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在太阳能电池的众多分类中，硅基太阳能电池以其丰富材料来源，成熟的生产工艺以及较高的光电转化效率，成为当今光伏市场的主流。近年来，对于硅基太阳能电池表面结构的研究成为硅基太阳能电池增效的热点。本文在晶硅电池片上生长一维亚波长硅纳米杆，后期在硅纳米杆涂覆不同量子点，形成硅纳米杆/量子点复合电池结构，并对复合电池进行光电性能及其应用做了大量探索性研究。 本研究在前人工作的基础上，系统制备研究了硅纳米杆及其量子点与晶硅电池片的复合电池。本文中硅基太阳能电池增效分为两个步骤。一，在不同硅基太阳能电池材料上，通过简单、易操作的方法合成20nm-250nm的不同长度的一维硅纳米结构。通过研究吸收光谱发现随着杆长的增加，电池片的光吸收率明显增加，由其在250-550nm波段吸收值增加尤为显著。通过研究少子寿命发现，电池片表面的复合速率亦随着杆长的增加而明显增加。通过结合对不同杆长硅基太阳能电池片的电性能研究，最终确定了适宜的硅纳米杆长度。二，通过高温裂解法，化学气相沉积法以及化学水浴法合成了PbS、CdS、Ag2S、Sb2S3等稳定、致密的胶体量子点，平均粒径为2-3纳米。通过旋涂、惰性气体保护烧结，形成硅纳米杆/量子点复合结构。通过观察光电性能发现，复合电池片的光电转化效率比单纯的硅纳米杆电池的效率获得了进一步的提高，相比未经任何处理的原片，开路电压提高3-6％，短路电流密度提高19-27％，光电效率提高达21-30％。一维硅纳米杆结构有效增加了吸收，降低反射。量子点层起到一定的钝化作用，而其多激子效应对增加短路电流密度起到了巨大作用。此外，不同量子点具有特定的下转换功能亦增加了电池片对太阳能光谱的利用率。
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