柔性金字塔状硅微纳复合结构阵列的陷光效应及其太阳能电池应用初探

Single crystalline Si solar cells are limited in deployment owing to the rigid structure, which are the most popular ones on the market. Flexible and light weight have become a new research direction for a wide variety of opto- and electronic- devices. So far, flexible photovoltaic devices on the basis of single crystalline Si nanostructures have still been rarely reported. In this project, we plan to combine anisotropic etching and metal-assisted electrochemical etching method, first to prepare growth-controllable and structure-tunable flexible Si micro- and nano- structure arrays; then study the relationship between the light trapping effect of the flexible Si micro- and nano- structure arrays and its structure parameters; last to investigate the experimental conditions to boost the photovoltaic property of the flexible Si micro- and nano- structure arrays solar cells, and hope to obtain flexible Si-based nanostructures solar cells with stable performance. The implementation of this project will speed up the research on flexible Si-based solar cells, and has scientific significance and application potential.

单晶硅太阳电池是市场上普及程度最高的太阳电池，但是它的刚性结构，限制了其应用范围。柔性和轻质已经成为此类光电器件发展的新方向。然而，基于单晶硅微纳复合结构阵列的柔性光伏器件的研究在国际上鲜见报道。本项目拟采取各向异性腐蚀和金属辅助无电化学刻蚀相结合的制备方法，首先制作生长可控，结构可调的柔性金字塔状硅微纳复合结构阵列；再研究柔性硅微纳复合结构阵列的陷光效应与其结构参数的关联性；并探索柔性金字塔状硅微纳复合结构阵列太阳电池的光伏性能的优化条件。有望初步获得性能稳定的柔性硅基微纳复合结构太阳能电池。该项目的实施将进一步推动柔性硅基太阳电池研究，具有重要科学意义和应用。

柔性金字塔状硅微纳复合结构凭借其超低光反射率，在柔性硅基太阳能电池中具有非常重要的现实研究意义。本项目首先制备了不同结构参数的柔性金字塔状硅微纳复合结构，其次研究了其陷光效应以及结构参数关联性，并在此基础上构筑了柔性硅基太阳能电池。通过本项目的实施，我们发展了柔性金字塔状硅微纳复合结构阵列的制备方法，揭示了其形成机制，并完成了其结构参数的调控；建立了柔性金字塔状硅微纳复合结构阵列的陷光效应与其结构参数的关系，掌握了其陷光效应的优化方法；最终获得了光电转化效率大于8.5%的柔性硅微纳复合结构阵列太阳能电池。为柔性硅基太阳电池器件在下一代便携式电子设备的实际应用奠定了基础。