铋锡合金诱导径向结电池的制备与优化文献综述

 2023-11-20 15:28:05

文献综述

随着科技、工业文明的不断进步,人类世界在获得到物质生活极大提高的同时,却不可避免地带来自环境的持续恶化。化石原料的过度开采与使用,导致了温室效应、植被减少、水土污染、大气污染等一系列环境问题,困扰着人们生活与健康。同时,随着化石能源的消耗和枯竭,寻找可持续性的替代能源,迫在眉睫。按照国际能源署(IEA)的预测,到 2030,包括风能、水能、太阳能、生物能在内的全球可再生能源发电量将占全球总发电量的 33%。而太阳能,作为可再生能源的重要组成部分,因其分布广泛、取之不竭、安全可靠、环境友好、没有污染等优势,已经成为了各国竞相发展的热点。

非晶硅薄膜电池是太阳能电池的重要组成部分,具有成本低廉、可大规模生产、适用多种衬底、可分布式应用等优点,在诞生之初就受到了广泛的关注。然而,由于非晶硅长程无序的结构特点,非晶硅薄膜电池的电池效率一直未能得到较大的提高,同时,非晶硅薄膜电池还存在着光致衰减(LID)效应,这也限制了非晶硅薄膜电池的应用。为了拓宽非晶硅薄膜电池的应用,降低光致衰减效应, 人们在新的电池结构上做了大量的努力与尝试,其中利用纳米线结构构建径向结非晶硅薄膜电池就是其中极有价值的探索方向之一。

作为框架结构的纳米线对径向结电池的性能有重要的影响,其制备方法包括

“自上而下”的刻蚀方式以及“自下而上”的自组装生长方式。自组装生长方法操作简单、价格低廉、可大面积制备,是获得大规模纳米线的理想途径。利用金作为诱导金属,结合 VLS 原理生长获得硅纳米线是经典的“自下而上”硅纳米线制备方式。然而,金在硅中的掺杂与残留却会在纳米线中引入大量的深能级复合心,不利于其在光伏中

中的应用。从2008 年开始,我们课题组创造性的发展了一种在 PECVD 中利用低熔点金属如锡、铟、铋等金属诱导生长硅纳米线的方法。由于此类低熔点金属同时具备低表面能和极低的硅平衡浓度,一般认为其“不能催化硅纳米线的生长”。而我们的一系列实验工作改变了这一观点,进而在实验基础上提出了低表面能金属催化 VLS 过程获得硅纳米线的三步生长模型

金属催化化学腐蚀法制备硅纳米线的研究

硅纳米线可控性生长及图形化制备

硅纳米线光电性能优异,具有直接带隙半导体的特征,在光伏及传感器件领域有较广阔的应用前景。硅纳米线可控性定位生长是其器件应用的基础与前提。

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