飛秒脈沖激光制備硅基納米結(jié)構(gòu)光伏材料的研究.pdf

1、飛秒脈沖激光在一定氣體氛圍下照射單晶硅表面，其照射過(guò)的表面區(qū)域在肉眼觀察下呈現(xiàn)黑色，而其微觀表面呈現(xiàn)橢圓錐狀尖峰結(jié)構(gòu)；這種俗稱(chēng)“黑硅”的特殊材料對(duì)近紫外至中紅外的光譜都具有超過(guò)90％的吸收，并且其表面橢圓錐狀尖峰越高，則其吸收效率越佳。
　　本文主要介紹了飛秒脈沖激光制備微納結(jié)構(gòu)硅基光伏材料的研究。在本項(xiàng)目中，成功搭建了用于制備“黑硅”光伏材料的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并且利用該系統(tǒng)成功制造出具有較高微型橢圓錐狀尖峰高度的“黑硅”光伏材料，總結(jié)

2、出制造“黑硅”光伏材料的實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
　　本文論述了在各種不同參數(shù)下制造出“黑硅”光伏材料，并且研究了不同參數(shù)下其表面形貌的變化規(guī)律。
　　1、研究了一定飛秒脈沖激光功率，一定的SF6氣體壓強(qiáng)下，“黑硅”表面微型橢圓錐狀尖峰隨飛秒激光脈沖數(shù)的變化關(guān)系；
　　2、研究了飛秒脈沖激光功率大小對(duì)“黑硅”表面形貌的影響，并且總結(jié)了“黑硅”表面形成的微型橢圓錐狀尖峰的高度曲線；
　　3、研究了不同SF6氣體壓強(qiáng)下，

3、“黑硅”表面橢圓錐狀尖峰的變化規(guī)律；
　　4、研究了恒定能流密度下，分別改變飛秒激光脈沖數(shù)和飛秒激光功率的大小，“黑硅”表面微納結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。通過(guò)以上研究，我們發(fā)現(xiàn)在一定飛秒脈沖激光功率，一定的SF6氣體壓強(qiáng)下，“黑硅”表面微型橢圓錐狀尖峰隨飛秒激光脈沖數(shù)的變化呈現(xiàn)一種非線性的關(guān)系，從理論上解釋了該非線性關(guān)系是由飛秒脈沖激光誘導(dǎo)等離子增強(qiáng)刻蝕效應(yīng)和強(qiáng)激光消融效應(yīng)相互作用決定的；并且發(fā)現(xiàn)即使改變SF6氣體壓強(qiáng)，該非線性關(guān)系并不隨之

4、改變。
　　本文基于“黑硅”表面形成的特殊微型橢圓錐狀尖峰結(jié)構(gòu)，利用軟件仿真的辦法進(jìn)行“黑硅”表面結(jié)構(gòu)的建模，計(jì)算出“黑硅”表面形成的特殊錐狀尖峰結(jié)構(gòu)使其表面積相對(duì)于普通單晶硅表面具有20倍的提升，極大的增加了入射光的吸收面積和光程；并且根據(jù)“黑硅”表面結(jié)構(gòu)的模型，在全光譜范圍內(nèi)進(jìn)行光反射率的仿真實(shí)驗(yàn)，測(cè)定的全光譜反射率的數(shù)據(jù)與實(shí)際較接近。從而在理論上證明了“黑硅”表面形成的特殊的微納橢圓錐狀尖峰結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的“陷光”作用。最后提