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【光伏材料】日本“中科院”北陆先端大学大平课题组招收多名硕士生、博士生
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北陆先端大学院大学是日本最顶尖的研究型大学。以纯研究为主，无本科生教育。 研究模式及地位类似中科院。 是唯二的与csc基金委有合作通道的大学 学费便宜、宿舍便宜 其他详情可自行百度。 课题组介绍： 课题组组长：大平 圭介 教授 入学日期：2023年10月或2024年4月 研究关键词：太阳能电池、材料科学、材料工程 募集人员： 硕士、 博士、 募集人数：各3~4名 教授对留学生非常友好，课题组半数以上为留学生。会给留学生提供留学所需的所有便利，名额多，欢迎中国学生踊跃报名。 奖学金： 详情请见大学官网 研究内容 1.通过闪光灯退火制造太阳能电池用多晶硅薄膜 由于薄膜晶体硅太阳能电池具有节能和低成本的优势，预计将会成为下一代的太阳能电池主力。fla是一种使用氙气灯瞬间放电光的加热方法，这是一种非常强烈的光（瞬间超过地面阳光强度的10000倍），类似相机拍照时使用的闪光灯。由于加热时间在毫秒范围内（1/1000秒），而玻璃或硅片中的热扩散长度（热量传播的距离）为几十μm。因此可以避免对厚度超过1毫米的玻璃基板造成热损伤，而几微米厚的a-si薄膜却可以从上到下进行结晶。 当a-si薄膜受到fla时，会出现横向结晶。这种横向结晶被称为爆炸性结晶（ec），是一种类似于"多米诺骨牌"的现象。当a-si（一种略微不稳定的结构）结晶转化成si（一种更稳定的结构）结晶时，会造成与稳定性相当的热量被释放。这种热量会扩散到周围的非结晶区域，使这些区域被加热并结晶。ec就是这种发热与热扩散不断重复所引起的结晶。 ec有几种类型，每种都有不同的结晶率。通过电子束沉积形成的a-si薄膜的结晶以大约14米/秒的速度进行。这个速度与a-si熔点（约1200℃）附近的液相外延（lpe）的速度基本一致，因此被认为是lpe中进行的ec。这就导致了由大的、横向拉长的晶粒组成的多晶硅薄膜的形成。相反，通过化学气相沉积或溅射形成的a-si薄膜的结晶速度约为4米/秒，这会产生一个特征性的ec，其中lpe和固相化的结晶会以约1微米的周期重复。一样的是这两种ec在结晶过程中掺杂物（磷、硼）的扩散都几乎不会发生。因此，如果在事先堆叠了p型a-si和n型a-si的样品上进行fla，就可以在保持各层厚度和掺杂剂浓度的情况下创造出结晶p-n结，从而大大简化了太阳能电池的制造过程。 2. 太阳能电池生产技术中的催化化学气相沉积（cat-cvd）。 抑制表面的载流子重组对于高效率的晶体硅太阳能电池来说是至关重要的。为了减少表面重组，有必要减少晶体硅表面上作为重组中心的悬空键的数量。以及减少存在于硅表面附近的少数载流子的数量，也能有效地减少表面重组。这可以通过在晶体硅表面形成薄膜或通过额外的掺杂实现。然而，如果该过程损害了晶体硅本身，就无法得到重组减少的效果。 等离子体增强化学气相沉积（pecvd）是生产晶体硅太阳能电池时最常用的薄膜沉积方法。 在pecvd中，原材料气体分子通过与加速电子的碰撞而分解，形成一层薄膜。在这个气体分解过程中，会形成带有电荷的分解物（离子）。在电场的作用下，这些离子会以高动能飞入结晶的硅基底，并造成损害。如果原料气体能够以不产生离子的方式进行分解，就可以在不损害基材的情况下形成薄膜。 催化化学气相沉积（cat-cvd）是一种通过在电流加热的催化剂线上分解原料气体来沉积薄膜的方法。气体分解通过两个基本过程进行：分解的气体分子在催化剂表面的吸附（解离性吸附）和分解的吸附物受热解吸（热解吸）。换句话说，它是通过催化分解反应的方式进行的。在这个过程中，会产生活性物种（自由基），但原则上不会形成离子。因此，cat-cvd能够温和地形成薄膜，对基材的损害很小，因此适合作为在太阳能电池中使用的硅表面形成薄膜的方法。 cat-cvd设备也可用于掺杂以及薄膜形成。通过将硅暴露在掺杂气体（ph3，b2h6）的分解物中，可以在硅表面附近形成一个厚度约为10纳米的掺杂层。这种掺杂方法（cat掺杂）可以应用于晶体硅，在表面附近形成高掺杂层，降低少数载流子浓度，进一步减少重组。cat掺杂对非晶硅（a-si）也很有效，并被用来创造由a-si和晶体硅结组成的硅异质结太阳能电池。它可以用来制造由非晶硅和晶硅结组成的硅异质结太阳能电池。 3. 晶体硅太阳能电池组件的电压诱导退化现象 光伏发电的成本并不完全由太阳能电池的制造成本和发电性能决定。还必须考虑到安装、维护和废弃整个光伏系统的成本与废弃前产生的能源之间的比率。因此，光伏发电的长期可靠性对降低其低成本也至关重要。 近年来，特别是在大规模的太阳能发电厂存在一个严重的问题。就是所谓的电压诱导退化（pid），这是一种劣化现象，由于太阳能组件中接地的铝框和电池之间的电位差，导致发电性能下降。到目前为止，已经被广泛引进的采用p型晶体硅衬底的太阳能组件中的pid现象正在被阐明，并在研究对策。而另一方面，使用n型晶体硅衬底的太阳能电池组件由于其发电性能比p型的高，预计在不久的将来会不断占据市场份额，但目前仍然缺乏对其pid的研究。此外，n型在其结构上也有所不同。例如，p-n结有多种可能的存在位置，也有可能与a-si存在异质结。这些不同的结构所引起的pid都有可能具有不同的现象和机制。 晶体硅太阳能电池组件中的pid主要有两个可能的原因。一个是由于电池表面的氮化硅薄膜中电荷的积累，导致硅表面附近的少数载流子数量增加，从而导致表面重组增加。第二种情况是由于模块盖板玻璃中的杂质（如钠离子）迁移到电池一侧，由于电场的作用而进入，形成一个通过p-n结的导电通路，增加了重组。这些退化的存在以及退化的程度取决于结构，因此需要对每个结构的pid行为进行研究。此外，由于室外pid总是在阳光照射下发生，因此还必须弄清光照对pid的影响。 对于晶体硅太阳能电池组件中pid的研究，不需要实用尺寸的大面积组件，用大约2厘米见方的小面积组件就可以再现这一现象。我们也有在非模块化电池上进行pid测试的设备。 有了这种设备，可以获得退化的结构本身，并用于分析和其他的测试。 论文以及课题组仪器详情请见课题组官网： http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/ohdaira/en/ 考试内容： 硕士课程： 面试、资料审查 博士课程： 面试、资料审查 学费： 入学金为28万日元 （约合1.4万人民币） 每年学费为53万日元 （约合2.6万人民币） *可申请减免 募集学生要求： 硕士课程：理科类专业本科学历以及在校生；能够使用英语进行交流；入学前日语能够习得日常会话水平（n4以上）。 博士课程：化学、物理、材料类学科硕士学历以及在校生；能够使用英语进行交流；入学前日语能够习得日常会话水平（n4以上）； 对语言成绩分数没有要求，课题组内有其他中国学生可以帮助学习。 导师联系方式：ohdaira【请自行将括号修改为@】jaist.ac.jp 感兴趣的可以报名参加2023年1月举办的线上教育展。可以在展上了解该导师研究内容，更可以与导师当面交流。有意愿报名入学的还可以与教授1对1在线套磁。 具体活动详情请见：http://muchong.com/t-15458318-1 |
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