太陽能電池用堇青石—硅復(fù)相陶瓷襯底的制備研究.pdf

1、多晶硅薄膜太陽能電池具有電池效率高、性能穩(wěn)定等特點,并且由于采用的材料很薄,成本低,是目前硅薄膜太陽能電池研究的熱點。多晶硅薄膜是由在襯底上生長的具有不同晶粒取向的很多小晶粒組成。制各多晶硅薄膜太陽能電池的方法按照沉積條件的不同可分為低溫路線和高溫路線,在低溫沉積時,可以選用玻璃、塑料材料等襯底材料,但沉積的薄膜晶粒尺寸小,沉積質(zhì)量差,電池效率很低;高溫沉積能耗大,沉積質(zhì)量好,薄膜晶粒尺寸大,但是缺少適于沉積多晶硅薄膜的高溫襯底材料,因

2、此,適用于高溫沉積襯底材料的開發(fā)對于促進多晶硅薄膜太陽能電池的發(fā)展及應(yīng)用具有重要的意義。
　　本論文研究了堇青石-硅復(fù)相陶瓷襯底材料的制備,由于堇青石具有與硅近似的熱膨脹系數(shù),且具有良好的耐高溫性、化學(xué)穩(wěn)定性等特點,可以作為高溫襯底材料。堇青石-硅復(fù)相陶瓷材料本身是按硅的濃度依次升高的梯度材料,不會存在熱匹配問題,是一種理想的復(fù)相陶瓷襯底材料,到目前為止尚未見堇青石-硅復(fù)相陶瓷襯底材料的研究報道。本課題的研究主要是分三大部分來完成

3、的。
　　第一部分是堇青石粉體的制備,采用焦寶石、礬粉及滑石粉作為原料,通過DSC測試,燒結(jié)實驗及產(chǎn)物XRD分析,確定在該體系下制備堇青石粉體的最佳溫度為1280℃。
　　第二部分是利用上一步制備的堇青石粉體來制備堇青石陶瓷。堇青石的熔點為1460℃,制備堇青石陶瓷的燒結(jié)溫度在1400℃左右,因此燒結(jié)范圍窄,同時硅的熔點為1420℃,若燒制溫度高于硅熔點,頂面硅的熔化會滲透到堇青石中,因此需要降低堇青石相陶瓷的燒結(jié)溫度,所以

4、先對梯度襯底材料最下層堇青石相做了制各研究。在實驗過程中采用了兩種成型方法即流延成型與壓片成型,并添加了氧化鉍和氧化釔作為燒結(jié)助劑,研究了不同成型方法和燒結(jié)助劑對制備堇青石陶瓷的影響。流延成型制備的帶坯燒結(jié)后的堇青石陶瓷基片吸水率較高,采用壓片成型后燒結(jié)吸水率比前者低。采用壓片成型在1360℃燒結(jié)并加入三氧化鉍助劑時得到的堇青石陶瓷吸水率最低為5.9%。
　　第三部分是堇青石-硅復(fù)相陶瓷襯底材料的制備。采用壓片成型制備復(fù)相陶瓷坯片