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栅状前电极的制备是太阳能电池非常关键的技术。由于传统的丝网印刷技术难以制备微细的电极,严重影响了硅基太阳能电池的光电转化效率。光诱导电沉积法是制备微细电极的新技术,有望在在太阳能行业得到应用,但目前对光诱导沉积制备太阳能电池微细电极的研究还不够系统和完善。本论文对光诱导沉积涉及的基体前处理、导电金属底层的制备、光诱导电沉积过程、整平剂作用机理以及金属成核机理等内容进行了系统深入的研究,为光诱导沉积制备微细电极的应用提供依据。 1.多晶硅的前处理。采用计时电位、极化曲线、交流阻抗等电化学方法,结合电子显微镜观察,分别研究了多晶硅在KOH和HF介质中的阳极溶出行为。计时电位结果显示当操作温度升高的时候,开路电位(EOCP)负移,有利于硅表面的腐蚀。阳极极化曲线和交流阻抗结果表明多晶硅基体在阳极腐蚀过程中出现表面钝化现象。在腐蚀各向异性的KOH介质中得到凹凸不平的表面,而在HF介质中则是得到相对光滑的表面。 2.镍底层的制备。采用计时电位法和循环伏安法研究了多晶硅基体在镀液中金属镍的沉积行为,结果表明沉积层的溶出行为依赖于沉积时间并呈现出两种不同的溶出现象,当沉积时间小于10s的时候,镍层的溶出行为是属于Ni-Si的结构溶出。当沉积时间大于10s的时候是Ni-Ni-Si结构的溶出;采用XRD和交流阻抗分析了退火温度对沉积层性能的影响,结果表明:镀层经过600℃之后,Ni5P2和Ni12P5的两个界稳相消失,以及出现Ni3.04Si0.9相和Ni74Si12相,这时镍层与硅表面之间的界面阻抗最低,为3.82KΩ。 3.栅状微细铜电极的制备。采用计时电位和计时电流法讨论了不同操作条件下光诱导沉积方法对栅状微细铜电极制备过程的影响,并通过偏光显微镜和胶带撕裂法对铜电极的性能进行了测试。结果表明:当采用绝缘背铝电极并施加-0.5VvsSCE辅助电位的时候,可以得到沿沟槽生长并且结合力良好的栅状微细铜电极。 4.添加剂的沟槽填充能力。采用极化曲线,循环伏安以及电子显微镜技术分别研究了硫脲、乙撑硫脲、二乙基硫脲、聚二硫二丙烷磺酸钠四种整平剂在太阳能硅片沟槽中的填充能力。结果表明:乙撑硫脲分子中由于具有()的共轭结构,导致C-N键具有部分变键的性质,从而使分子能级降低,并易于在电极表面吸附和还原,当其添加量为0.4g/L的时候,沟槽填充效果最佳。 5.成核机理。用循环伏安,极化曲线,微分电容及计时电流等方法对乙撑硫脲在金属沉积过程中的影响进行了考察。结果表明:乙撑硫脲的添加浓度会影响乙撑硫脲在电极表面的吸附排列方式和吸附双电层的厚度,并改变了金属三维瞬时成核机理,当吸附方式由平卧式变为立式的时候金属成核机制符合修正后的2D+3D的成核模型。