附4本科毕业设计(论文)开题报告(文献综述).doc

附4 华南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告论文题目 _班 级_09级信息工程2班_姓 名_胡思凯_学 号_ 200931281039_指导教师_耿魁伟_开题时间_2013.03.01_ _填表日期_开题报告内容：一、论文选题的背景和意义 太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。最近几年，在化石燃料减少的情况下，引发了世界性的“能源危机”。许多国家有意把太阳能进一步发展，加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上掀起了开发利用太阳能的热潮。 太阳能电池又称为“太阳能芯片”或光电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流。在物理学上称为太阳能光伏（缩写为PV），简称光伏。其原理是太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区。当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程 与传统异质结构材料相比，半导体纳米异质结构由于其独特的电学和光学特性，近几年来已经在世界范围内引起了广泛关注。在本次毕业设计中，我将采用结构新颖的P型硅纳米线（SiNWs），在其上生长ZnO薄膜，从而得到ZnO/ SiNWs纳米异质结构体系。ZnO是一种直接带隙宽禁带半导体材料，具有六角纤锌矿型晶体结。具有优良的光电特性，并且来源丰富、价格低廉、毒性小、具有很高的热稳定性和化学稳定性，因此在太阳能电池等光电器件领域有着巨大的应用前景日。硅纳米线（SiNWs）作为一维硅纳米材料的典型 代表，是近年来研究较广泛的一维光电纳米材料。除具有半导体所具有的特殊性质，还显示出不同于体硅材料 的场发射、热导率及可见光致发光等物理性质，硅纳米线它具有典型的量子限制效应、库仑阻塞效应及良好的光电性能，在纳米电子器件、 光电子器件以及新能源等方面具有巨大的潜在应用价值。更重要的是，由于 SiNWs与现有硅技术具有极好的兼容性进而具有极大的市场应用潜力。因此，SiNWs 极有可能成为一维纳米材料领域的一种 极有应用潜力的新材料。 二、工作任务分析 关于硅基ZnO薄膜的生长及发光性质已有广泛的研究,但对于P型硅纳米线（SiNWs）为衬底上制备ZnO异质结太阳能电池的研究尚不成熟。硅纳米线是新型的一维纳米材料(SiNWs),由于其自身所特有的光学、电学性质和半导体所具有的特殊性质已越来越引起纳米科技界的广泛关注。通过最近几年的研究表明, SiNWs料具有很强的广谱光吸收特性和室温下的可见光发光特性。因此，对一维纳米材料形貌的控制、生长机理的探索以及各种性能的测量与改进,是人们研究的重点。近年来，人们已相继开发出一系列技术和方法制备，主要包括激光烧蚀法、热蒸发法、化学气相沉积法、溶液腐蚀和其他方法眇。本次毕业设计我想挑选出两种不同的方法制备P型衬底,通过观察两种不同方法所制备的P型衬底样品,比较两种制备方法的优劣。 分别在由两种方法制成的型衬底样品上生长N型ZnO。目前，已经通过多种方法实现了N型ZnO在P型上生长，常见的有脉冲激光沉积法，气液固沉积法，电沉积法等。这些制备方法都可使型衬底上生长ZnO薄膜，从而得到ZnO/纳米异质结构体系，进而实现高效电致发光。本次实验，将从这些方法中挑选一种方法使N型ZnO薄膜在型衬底样品上生长。 光伏电池经光照后产生的光生载流子必须经导线引出才能作为电能加以利用，这就需要在光伏电池的上下表面分别制备欧姆接触良好的电极。通常情况下，制备光伏电池上电极的原则是要尽量降低受光面上的遮挡面积，保证光伏电池能够产生更多的光生载流子；下电极通常制备成面电极，从而有效减小电池的串联电阻。 采用扫描电子显微镜(SEM)分别对衬底和Zno的表面进行微观形貌表征，采用太阳能电池光谱测试系统测试衬底的反射率;采用X射线衍射(XRD)分析的生长取向，晶体特征Zno的晶体结构;采用半导体材料分析仪器在太阳光模拟器AM1.5标准辐照下,测试ZnO/异质结太阳能电池的IV特性。3、 调研报告 SiNWs 最初采用照相平版蚀刻技术得到但产量很小,直到 1998 年,采用激光烧蚀法首次实现了硅纳米线的大量制备。目前大量合成硅纳米线的方法主要有激光烧蚀法、化学气相沉积法、热蒸发法、溶液法,以及近来备受关注的电化学法和硅衬底直接生长法。以下为几种方法的具体步骤: 1、激光烧蚀法 实验采用脉冲双频激光器，首先将内装有靶材的石英管由外面的炉子加热到，对石英管抽真空，真空度达到时，再充入气，用激光烧蚀石英管内的靶材，被激光束烧蚀的靶材由流动的气输运到石英管尾部，经过冷凝沉积下来，从而形成了硅纳米线。激光烧蚀法具有工序简单，产品产量较大、纯度高、直径均匀等特点，但设备昂贵，产品成本较高。 2、热蒸发 基本原理是利用反应物或反应气体分子（或光敏剂分子）在热作用下蒸发，在一定工艺条件下，控制蒸发温度、反应池压强、反应气体配比、流速和反应温度等，使反应生成物成核并生长由于硅在的高温下具有足够高的蒸气压（约），因此直接热蒸发固态硅源，然后沉积到衬底上，可以直接制备出硅纳米线。将经过热压的硅靶（，）置于石英管内，石英管的一端持续充入载气，于热蒸发硅粉，保温后，可得到硅纳米线。，此法更为简单，成本更低，一般不需要加入金属催化剂。 3、化学气相沉积（） 法制备硅纳米线时，通常以，等金属作为催化剂。以单晶型硅作为衬底，分别用清洗剂和乙醇浸泡清洗，然后用去离子水清洗并烘干，随后放入反应室中，通过高温氧化在硅衬底形成一层厚的外层，反应室内真空度低于时，将沉积到硅衬底表面（膜厚度为），然后将制备好的硅衬底放入等离子增强化学气相沉积（）室中（室内压力为，射频功率，在时沉积硅烷数小时可制备出了单晶硅纳米线。 4、化学腐蚀方法 通过在硅片衬底沉积，然后在，溶液中进行腐蚀，制备出了直径为的硅纳米线。这种硅纳米线的形成可以采用自由生长局限电化学单元模型来解释。在硅纳米线生长的初始阶段，硅片首先被腐蚀并有银沉积，沉积的银原子形成了银核，随后形成了银纳米团簇，均匀分布在被腐蚀的硅片上，电化学氧化还原过程中这些银纳米团簇与周围硅片上的硅分别作为阴极和阳极，从而在硅片表面形成了纳米级自由生长的电解单元，这种选择性腐蚀过程导致了中间产物硅纳米管状结构的形成，通过进一步腐蚀，得到硅纳米线。 异质结具有出良好的紫外光电特性，并且能够产生很强的光伏效应，因此具有广阔的应用前景目前对于的研究已经相当广泛，许多方法被用于制备薄膜，如脉冲激光沉积法、磁控一溅射法、溶胶一凝胶法和喷雾热分解法等。指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日文献综述内容（与论文主题相关的国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等）：说明：1. 学生应通过调研和资料搜集（要有10篇以上相关文章的阅读量），主动与指导教师讨论，在指导教师指导下完成开题报告。开题报告需经各系或论文指导小组讨论、学院教学指导委员会审查合格后，方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。2. 理、工科开题报告撰写不少于2500字，人文社科开题报告不少于3500字，