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第1章 绪论1

1.1 太阳能电池研究背景、现状及意义1

1.1.1 能源短缺的现实危机1

1.1.2 太阳能利用的状况和发展前景4

1.1.3 太阳能电池的特点和分类4

1.1.4 国内外太阳能电池的研究现状和进展5

1.2 硅基太阳能电池分类及研究现状9

1.2.1 硅基太阳能电池的分类9

1.2.2 硅基太阳能电池的研究现状9

1.3 当前硅基太阳能电池存在的问题及解决方案12

1.3.1 当前硅基太阳能电池存在的问题12

1.3.2 硅基太阳能电池存在问题的解决方案12

1.4 当前硅基电池减反结构现状13

1.4.1 高效单晶硅电池减反结构13

1.4.2 高效多晶硅电池减反结构15

1.4.3 本书研究的新型微纳减反结构16

1.5 本书研究内容和结构18

1.5.1 研究内容18

1.5.2 本书的结构安排19

第2章 实验原理、实验设备及仿真软件23

2.1 实验室研究设备、薄膜的相关表征技术23

2.1.1 拉曼测试与分析原理23

2.1.2 X射线衍射（XRD）测试晶粒尺寸24

2.1.3 原子力显微镜25

2.1.4 四探针电阻测试仪25

2.1.5 紫外—可见光光谱26

2.1.6 薄膜的光暗电导率27

2.1.7 OES谱（等离子体光谱）27

2.2 仿真软件介绍28

2.2.1 AMPS-1D仿真软件28

2.2.2 OptiFDTD仿真软件30

第3章 纳米硅薄膜的制备33

3.1 纳米薄膜制备的方法33

3.1.1 物理气相沉积法33

3.1.2 化学气相沉积法34

3.2 纳米硅薄膜制备及生长机理研究35

3.2.1 射频等离子体增强化学气相沉积法制备薄膜35

3.2.2 纳米硅薄膜生长机理分析39

3.2.3 纳米硅薄膜生长模型简述44

3.3 生长工艺条件对制备纳米硅薄膜的影响44

3.3.1 硅烷浓度对纳米硅薄膜性能的影响44

3.3.2 反应室压强对纳米硅薄膜性能的影响48

3.3.3 射频功率对纳米硅薄膜性能的影响50

3.3.4 衬底温度对纳米硅薄膜性能的影响53

3.4 纳米硅薄膜掺杂工艺的研究56

3.4.1 纳米硅薄膜掺硼工艺的研究56

3.4.2 纳米硅薄膜掺磷工艺61

3.5 纳米硅薄膜光学性能的研究64

3.6 纳米硅薄膜工艺参数对电池性能的影响仿真研究66

3.6.1 AMPS-1D仿真软件的主要物理模型66

3.6.2 渐变带隙薄膜电池结构参数的优化69

3.6.3 电池其他参数对性能的影响78

第4章 硅纳米线微纳减反结构设计、仿真与制备81

4.1 微纳减反结构设计的理论依据81

4.2 硅纳米线微纳减反射结构模型设计与仿真84

4.2.1 硅纳米线减反射结构的几何模型84

4.2.2 硅纳米线微纳减反射结构的仿真86

4.3 硅纳米孔微纳减反射结构模型与仿真89

4.4 微纳减反结构硅纳米线的制备92

4.4.1 体硅纳米线的制备方法93

4.4.2 体硅纳米线的制备98

4.4.3 薄膜硅纳米线的制备方法101

4.4.4 薄膜硅纳米线的制备107

第5章 石墨烯复合薄膜微纳减反结构及电极的研究115

5.1 石墨烯116

5.1.1 石墨烯简介116

5.1.2 石墨烯的特性117

5.2 石墨烯的制备方法120

5.2.1 石墨层间插层法121

5.2.2 微机械剥离法121

5.2.3 处延生长法121

5.2.4 化学气相沉积法122

5.2.5 胶体溶液法123

5.3 制备石墨烯的实验步骤和结果分析125

5.3.1 实验器材和实验步骤125

5.3.2 氧化石墨烯和石墨烯样品的表征127

5.4 石墨烯复合薄膜的制备130

5.4.1 试剂和仪器130

5.4.2 样品的制备131

5.4.3 测试与表征132

5.4.4 结果与讨论133

第6章 两种新型微纳减反结构硅基太阳能电池的性能143

6.1 硅纳米线微纳减反结构太阳能电池144

6.1.1 结构设计144

6.1.2 硅纳米线微纳减反结构电池的制备144

6.1.3 性能仿真测试145

6.2 基于石墨烯复合薄膜的纳米硅基渐变带隙太阳能电池148

6.2.1 结构设计148

6.2.2 石墨烯复合薄膜的纳米硅基渐变带隙电池的制备149

6.2.3 纳米硅薄膜本征层性能表征以及电池性能测试152

6.2.4 结果与讨论159

第7章 总结与展望161

7.1 总结161

7.2 展望164

参考文献167

后记187