两步酸修饰的多晶硅绒面结构

本文提出两步法制备多晶硅表面绒面技术,用两次化学腐蚀修饰多晶硅片的表面。实验中首先采用腐蚀液HF/NaNO2/H2O对多晶硅表面进行腐蚀,然后采用腐蚀液HF/HNO3/（NH4）2C2O4/H2O对其表面进一步修饰。通过多晶硅SEM表面形貌图分析,两步法修饰的多晶硅表面有形状如蚯蚓状的腐蚀坑,腐蚀坑的深度和分布密度相对较大。通过反射谱分析了多晶硅片表面陷光效果,并与用其它方法修饰的硅表面陷光效果进行了对比,与传统配方HF/HNO3/H2O获得的多晶硅表面相比,综合平均反射率下降了7%左右。这种方法获得的多晶硅表面能有效收集太阳光,有利于提高太阳能电池的转换效率。     

一种太阳电池纳米陷光结构的制备方法

提出了一种利用石墨纳米颗粒作为掩膜,通过金属辅助刻蚀来制备具有低反射率的太阳电池纳米陷光结构的方法。用该方法制得了一种表面覆盖有纳米线和纳米孔的太阳电池纳米陷光结构。结合金属辅助刻蚀的机制和这种陷光结构的形成原理,分析了石墨纳米颗粒和H2O2浓度对陷光结构形貌的影响,并讨论了陷光结构的形貌对样品陷光性能的影响。最后,制得了在300～1100nm波长范围内平均反射率仅为3.6%的太阳电池陷光层。     

金刚线切割多晶硅片表面减反射绒面的制备

为解决金刚线切割多晶硅片表面制绒的问题,提出了一种创新的两步腐蚀制备硅表面陷光结构的方法。先以浓硫酸作为添加剂去除表面线痕,然后通过酸雾腐蚀法获得一种微米纳米复合的多孔陷光结构。样品在300～1100nm波长范围内的平均光反射率被降至8.6%,减反射效果优良,少子寿命提升0.6μs以上。此方法具有操作简单,无需复杂设备,成本低等优点,易实现工业化生产。     

纳米金属银、铜辅助化学刻蚀制绒金刚线切割多晶硅的研究

以金刚线切割多晶硅为原料,研究不同纳米金属催化剂(银、铜)辅助化学刻蚀对纳米结构引入及多晶硅片表面制绒效果的影响。研究结果表明:不同纳米金属物种诱导刻蚀对硅片表面形貌结构的影响巨大,相比于纳米银辅助刻蚀形成的硅纳米线阵列结构而言,纳米铜辅助刻蚀形成的倒金字塔结构在各方面的性能均比较突出,大面积微尺度的倒金字塔阵列结构可以更完美地融合表面低反射率和钝化不佳之间的矛盾,且硅片表面切割纹去除效果明显。当金属铜辅助化学刻蚀制绒15 min时,倒金字塔结构最规则、均匀,且在300~1 100 nm波段范围内,反射率由原片的41.8%降低至5.8%。同时倒金字塔形貌具有优越的减反效果和去除切割纹能力,使得制绒金刚线切割多晶硅片有望用来制备高效率的太阳能电池。     

利用金属辅助化学腐蚀法在硅表面获得纳米绒面结构以提升多晶硅太阳电池效率

在硅片表面制备绒面结构能够有效降低太阳光在硅片表面的反射损失,是提高太阳能电池转换效率的一条重要途径。通过真空热蒸发法在多晶硅片上沉积纳米银颗粒,利用金属辅助化学腐蚀(MACE)法,制备了不同腐蚀时间下的纳米绒面结构,其中,腐蚀时间为60s的纳米绒面的平均反射率低至4.66%(300~1100nm)。同时,对腐蚀时间为60s的纳米绒面用KOH溶液进行优化处理,将KOH处理前后的多晶硅片采用常规电池工艺进行电池制备研究。对比发现,经过KOH处理后的电池效率比未经KOH处理的电池效率提高了0.43%。     

多晶硅表面金属催化化学腐蚀法制绒研究现状

在多晶硅太阳能电池的生产过程中,金刚线切割(Diamond wire sawing, DWS)技术具有切割速度快、精度高、原材料损耗少等优点,受到了广泛关注。金刚线切割多晶硅表面形成的损伤层较浅,与传统的酸腐蚀制绒技术无法匹配,金属催化化学腐蚀法应运而生。金属催化化学腐蚀法制绒具有操作简单、结构可控且易形成高深宽比的绒面等优点,具有广阔的应用前景。本文总结了不同类型的金属催化剂在制绒过程中的腐蚀机理及其形成的绒面结构,深入分析和讨论了具有代表性的银、铜的单一及复合催化腐蚀过程及绒面结构和电池片性能。最后对金刚线切割多晶硅片表面的金属催化化学腐蚀法存在的问题进行了分析,并展望了未来的研究方向。     

纳米多孔铜的去合金法制备及性能研究

通过电弧炉和管式炉烧结制备不同原子比的铜锰合金前驱体,室温下在0.1 mol/L盐酸溶液中对制备出的前驱体合金进行自腐蚀制备纳米多孔铜.采用SEM、EDS、Autosorb -1等分析了样品的表观形貌、元素含量和微观孔结构.结果表明:采用去合金法得到结构均匀的三维连通纳米多孔铜片体材料,管式炉制备的Cu∶Mn原子比为3∶7的样品获得相对分布更为均匀、孔结构更为明显的多孔铜.     

单晶黑硅微结构对其反射率影响的研究

采用Ag辅助化学腐蚀法在不同H2O2浓度、腐蚀温度和腐蚀时间条件下制备了单晶黑硅微结构,并系统地研究了这种微结构对表面反射率的影响规律。采用场发射扫描电子显微镜对样品形貌进行了观察,并利用分光光度计对样品的表面反射率进行了测试,最终采用陷光模型对黑硅微结构与其反射率的关系进行了深入分析。发现当腐蚀液为7.8mol/L HF和0.6mol/L H2O2混合液、腐蚀温度为20℃以及腐蚀时间为90s时,所制备黑硅的腐蚀深度为900nm,其表面平均反射率为0.98%(400~900nm)。     

rGO-TiO_2复合纳米花的结构及磁性性能研究

采用水热法和改良的hummers法,制备了形貌良好的TiO_2纳米花和rGO-TiO_2复合纳米花材料。利用扫描电镜、透射电镜、XRD衍射、XRS、Raman光谱对复合材料进行形貌、结构分析,并进行磁性能测试研究。结果表明,rGO-TiO_2复合材料结构为还原氧化石墨烯附着在锐钛矿相TiO_2纳米花表面;内部TiO_2为锐钛矿结晶相,其表面氧化石墨烯中有sp2杂化碳原子形成;rGO-TiO_2复合纳米花饱和磁化强度可以达到(0.338±0.04)A·m~2/kg,这是由于rGO增加了表面缺陷和晶界,以及TiO_2纳米花与还原氧化石墨的协同作用造成的。     

纳米/亚微米结构包覆型Co-Cu双元金属复合材料的合成研究

采用两步法合成得到包覆型Co-Cu双元金属复合材料,第一步使用水热法制备出叶片状纳米结构钴材料,第二步使用置换法使铜单质沉积在钴的表面,形成包覆型Co-Cu双元金属复合材料。研究发现,随着置换反应时间的增加,铜的尺寸及形貌均会改变。当置换反应时间为30分钟时,钴的表面已全部被八面体铜微晶所包裹,铜微晶尺寸在800nm左右。此时复合材料中钴铜元素原子比约为1:3。     

Ni-ZrO_2-CeO_2二元纳米复合镀层摩擦磨损及耐蚀性研究

利用超声-脉冲电沉积法在45钢基体上制备了纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层和Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层,对比研究了3种镀层的表面形貌、显微硬度、摩擦磨损及耐蚀性能。结果表明与纯Ni镀层、Ni-ZrO_2纳米复合镀层相比,Ni-ZrO_2-CeO_2纳米复合镀层表面最光滑且晶粒最细小,表面显微硬度最高为494.18 Hv0.1;在施加载荷50N、转速300r/min、磨擦时间3min的磨损条件下磨损量最小为2.6mg且摩擦系数最小为0.285;在常温3.5%NaCl溶液腐蚀条件下腐蚀速率最低为0.060383mm/year,表面腐蚀特征不明显。镀层中共沉积的纳米ZrO_2、CeO_2颗粒充分发挥了二元纳米粒子协同生长的优势,使得镀层金属晶粒更加细化,表面更加平滑光整,镀层的耐腐蚀性能得到提高。     

多晶硅太阳电池表面激光织构工艺研究

采用激光刻蚀,辅以化学溶液腐蚀对多晶硅片进行了表面织构.利用扫描电镜(SEM)、Helios LAB-rc反射率测试仪和Semilab WT2000少子寿命仪对样品进行了表征.结果表明,多晶硅表面经激光织构后表现出很好的陷光效果,反射率降低为8.0％.激光织构使硅片的少子寿命缩短,通过沉积Al2O3钝化薄膜可改善多晶硅片的电学性能.     

银铜双金属纳米合金的制备和电催化性质

采用电沉积方法制备银铜双金属纳米合金,用X射线衍射仪（XRD）及高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）,扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站分别对样品的结构、微观形貌和电催化性质进行了表征。结果表明,银铜双金属纳米合金电极在H₂O₂溶液中表现出较强的还原电流,可以作为阴极催化剂;随着银铜双金属纳米合金沉积电位的变负,阴极催化作用减弱,形貌由穗状晶向树枝晶转变;随着铜离子浓度的提高,阴极催化作用增强,银铜双金属纳米合金的形貌由树枝晶向棒状晶转变。这意味着,本文观察到了银铜双金属纳米合金的双金属电催化协同效应。     

金刚石线锯切割多晶硅片表面制绒工艺研究

晶体硅片的制绒技术是太阳能电池制造工艺中的关键步骤。本研究以工业中酸制绒方法为基础,研究了腐蚀时间、浓度对绒面结构以及反射率的影响。此外,还采用金属催化化学腐蚀法进行制绒,选用氢氟酸和硝酸银作为腐蚀液。而且对两种制绒方法效果进行了对比。研究获得的最优绒面结构及反射率结果的实验条件为:氢氟酸浓度4.6 mol/L、硝酸银浓度0.02 mol/L,室温下反应90 min,得到的平均反射率为8%,远低于目前多晶硅片制绒生产标准。     

金刚石线锯切割多晶硅片表面制绒工艺研

晶体硅片的制绒技术是太阳能电池制造工艺中的关键步骤。本研究以工业中酸制绒方法为基础, 研究了腐蚀时间、浓度对绒面结构以及反射率的影响。此外, 还采用金属催化化学腐蚀法进行制绒, 选用氢氟酸和硝酸银作为腐蚀液。而且对两种制绒方法效果进行了对比。研究获得的最优绒面结构及反射率结果的实验条件为: 氢氟酸浓度4.6 mol/L、硝酸银浓度0.02 mol/L, 室温下反应90 min, 得到的平均反射率为8%, 远低于目前多晶硅片制绒生产标准。     

利用反相微乳液法制备纳米铜粒子

通过反相微乳液法制备了纳米铜粒子,并用透射电子显微镜(TEM)、电子衍射(SAED)和能谱对铜纳米粒子的形貌和物相进行了表征.在H2O/表面活性剂油酸钠摩尔比(W/O)为11、8时分别制得了粒径为50nm、10nm的铜粒子.结果表明:W/O值对纳米铜粒子的粒径有非常明显的影响,当其值由11降到8时,粒径则从50nm降到了10nm,且更加均匀.探讨了水与表面活性剂的摩尔比对制备的纳米铜颗粒的粒径的影响.     

腐蚀添加剂对Cu-Mn合金制备孔径可控纳米多孔铜的影响

以铜锰单相固溶体为前躯体合金,利用去合金化法,在盐酸腐蚀液中添加适量不同的络合剂、金属盐可制备出成分纯净、孔形貌可控的三维连通纳米多孔铜(NPC)。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜能谱(SEM-EDS)、图像分析软件(Image-Pro Plus)对样品的物相、组分、微观形貌和平均孔径尺寸进行表征。结果表明：腐蚀添加剂的种类和浓度对孔结构形成过程和孔形貌具有重要影响。与未添加络合剂相比,添加硫脲、柠檬酸等络合剂后,腐蚀后的样品的孔径和韧带尺寸都发生不同程度的细化,络合常数越大,铜原子表面扩散系数越小,细化效果越明显;添加硫脲后能显著细化多孔结构,NPC平均韧带尺寸可在18～90 nm之间调控,且其浓度越高,孔径、韧带尺寸越小;添加适量金属盐Fe₂(SO₄)₃、CuSO₄、ZnSO₄后腐蚀液中出现副反应,反应速率大幅度提高,孔结构发生粗化,出现韧带尺寸分布呈纳米级和微米级共存的多孔结构,当CuSO₄添加浓度超过20 mmol/L时,多孔样品断裂截面失去初...     

无氟铜基超疏水表面的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀失效是制约铜基金属材料应用和发展的瓶颈。超疏水表面作为一种耐腐蚀性功能改良新技术，为解决铜金属腐蚀问题提供了有效途径。通过电火花线切割加工-硬脂酸表面修饰制备了超疏水铜表面，采用扫描电镜观察了其表面微观形貌，借助视频光学接触角仪测量其润湿性能，进一步通过电化学工作站对其腐蚀行为进行测试。结果表明：铜表面微米条形-纳米钟乳岩状分级复合结构被成功制备，并且该复合结构表面表现出优异的超疏水特性。此外，与基材相比，所制备的表面的耐腐蚀性提升了99.35%,并对该超疏水表面的防腐机理进行了系统研究分析，发现微纳复合结构的形成可有效捕获空气在试样表面形成固-气-液界面，其空气层的存在进一步阻碍了基底与电解质之间的电子传递和物质转移速度，从而抑制了基体电化学腐蚀速率，使得超疏水铜试样耐腐蚀性能显著提高。该方法简单高效用途广泛，制备过程环境友好，可适用大规模生产。     

等离子体增强原子层沉积Al_2O_3钝化多晶黑硅的研究

黑硅的纳米结构可以大大降低硅表面的入射光反射率,同时由于比表面积的增加使其钝化成为难题,从而影响其太阳电池的性能。等离子体增强原子层沉积(PEALD)法沉积的Al2O3钝化层具有良好的保型性和致密性,适用于黑硅纳米微结构的钝化。本文使用金属辅助化学法制备多晶黑硅,再经低浓度碱溶液处理优化黑硅结构,最后用PEALD沉积了不同厚度的Al2O3钝化层。采用扫描电镜、分光光度计和少子寿命测试仪对黑硅的表面形貌、减反射特性和少子寿命变化进行了分析。结果表明碱溶液处理后黑硅表面结构变得更为平滑,Al2O3钝化的黑硅经退火后少子寿命达到8.96μs,在可见光范围内反射率降低至3.7%,与传统制绒工艺的多晶硅片相比性能有明显提升。     

磁场方向对碱腐蚀构建多晶硅绒面结构的影响

在零磁场和2T、4T磁场中用NaOH溶液腐蚀制备多晶硅绒面结构,样品板平面分别平行和垂直于磁场放置。用电子天平称重表征硅片的腐蚀程度、用奥林巴斯LEXT OLS4100共聚焦显微镜观察多晶硅片形貌、用Ocean Optics USB4000光谱仪测量多晶硅片的反射率、用WT-1200硅片测试仪测量样品的少子寿命,研究了磁场方向对碱腐蚀构建多晶硅绒面结构的影响。结果表明：随着磁感应强度的提高多晶硅片的腐蚀程度严重,绒面结构变得均匀和细腻,反射率降低;在磁感应强度相同的条件下碱液中沿着磁场方向运动的OH^-离子不受磁场力作用,而运动方向与磁场方向不完全一致的OH^-离子受磁场产生的Lorenz力作用。Lorenz力使板平面垂直于磁场方向的硅片样品腐蚀程度更加严重、绒面和断层状结构细腻程度更加显著、少子的寿命更长、反射率更低。磁感应强度为4T时反射率降低到14.5%,在用碱液腐蚀制备多晶硅绒面结构过程中施加强磁场,板平面垂直磁场方向放置硅片减反射效果更加显著。