太陽能電池反射膜的雙減反層結(jié)構(gòu)及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池，特別涉及太陽能電池結(jié)構(gòu)中的反射膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，光在兩種介質(zhì)的界面上傳播會(huì)同時(shí)發(fā)生反射和折射。從能量的角度看，對(duì)于任何透明介質(zhì)，光的能量并不會(huì)全部透過界面，而是總有一部分從界面上反射回來。例如在空氣到PET基材的界面上正入射時(shí)，反射光能約占入射光能的6%。在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)候需要采用多層結(jié)構(gòu)，這樣會(huì)造成更大的光能損失。此外，這些反射光在顯示過程中還會(huì)產(chǎn)生有害的雜光，影響成像的清晰度。為了避免這種情況，通常在表面鍍上減反射膜(又稱為增透膜)，它的主要作用是減少或消除光學(xué)膜散射和反射的雜光，增加柔性材料光學(xué)膜的透光量。
[0003]目前市場(chǎng)上的太陽能電池采用鍍減反射膜的方法來減少電池對(duì)入射光的反射、鈍化電池表面來提高電池的效率、壽命等，但是單層膜的減反效果及鈍化效果不是十分理想，入射光損失仍然很大(單層膜的減反效果及鈍化效果參見圖1所示)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良的超寬帶減反射作用的太陽能電池雙減反層膜結(jié)構(gòu)及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種太陽能電池反射膜的雙減反層結(jié)構(gòu)，依次由上減反層、彈坑減反層和基地層組成。
[0007]所述的中間的彈坑減反層上帶有一個(gè)個(gè)弧形坡狀的下凹形彈坑。
[0008]彈坑減反層的厚度為50-60nm。每一彈坑的直徑1-5 μ m，每一彈坑中心點(diǎn)與相鄰彈坑中心點(diǎn)的距離為2-10 μ m。
[0009]所述的上減反層復(fù)合在彈坑減反層的上表面，由底層膜與在其上面密布排列的顆粒構(gòu)成，顆粒的表面具有絨面形狀；所述的底層膜和彈坑減反層的上表面復(fù)合成一體，之間共同形成一個(gè)個(gè)下凹形彈坑。
[0010]上減反層的厚度為20-30nm，所述的顆粒大小為10_15nmo
[0011]在彈坑減反層每一彈坑內(nèi)的弧形表面也帶有與上減反層相同的顆粒。
[0012]所述的顆粒最佳為金字塔形。
[0013]一種太陽能電池反射膜的雙減反層結(jié)構(gòu)的制備方法，其步驟為:
[0014]首先采用PECVD法在太陽能電池基地上沉積一層彈坑結(jié)構(gòu)減反膜；彈坑內(nèi)表面呈弧形坡狀；然后再利用LPCVD法沉積制備具有絨面結(jié)構(gòu)顆粒層的上減反膜；這樣就獲得了藍(lán)黑色的減反層薄膜。
[0015]彈坑結(jié)構(gòu)減反膜的材料為氮化硅或二氧化硅，沉積厚度50-60nm。
[0016]上減反膜的厚度為20-30nm，顆粒大小為10_15nm。
[0017]本發(fā)明減反結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)勢(shì)為:總厚度滿足nd = λ “4，其中η減反膜平均折射率，λ ^為入射波的波長(zhǎng)；制備出來的減反膜在可見光范圍內(nèi)的單面反射率低于2.0-3.0%,具有90%以上的高透射率；該減反層具體工藝簡(jiǎn)單，沉積時(shí)間快，耗能低，并且由于雙層薄膜具有依次增大的折射率，對(duì)基地結(jié)構(gòu)有更好鈍化效果，可以對(duì)大面積工業(yè)生產(chǎn)提供可能。本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0018]1、本發(fā)明適用于在各種太陽能電池純化減反層，特別適用于晶娃和尚效HIT太陽能電池。
[0019]2、本發(fā)明制備的彈坑層，是采用PECVD技術(shù)沉積制備的，PECVD技術(shù)可以制備出均勻且性能穩(wěn)定的彈坑層結(jié)構(gòu)，且可控制性高，能很精確的控制減反層的厚度。
[0020]3、本發(fā)明制備的上減反層，是采用LPCVD法制備的，由于LPCVD設(shè)備具體生長(zhǎng)速度快，可控制性強(qiáng)特點(diǎn)，可以高速的生長(zhǎng)出晶粒尺寸很小的具體一定絨面結(jié)構(gòu)的薄層，而且可以通過摻雜少量微量元素可以大大改善其電學(xué)性能，并且其穩(wěn)定性很好。
[0021]4、本發(fā)明所制備的雙層減反結(jié)構(gòu)，可以使其入射光在上“金字塔”上多次反射，從而增加其吸引率，實(shí)驗(yàn)證明，通過調(diào)整該減反層的厚度比例，可以制備出黑色的表層，基本可以吸收全部光，加下由于反射率的提高，使其更容易吸引短波上的強(qiáng)光。
[0022]5、使用本發(fā)明制備的CIGS柔性薄膜電池，具備效率高，成本低，工藝步驟很簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，更好的促進(jìn)目前CIGS的發(fā)展及其大規(guī)模生產(chǎn)具體重要的參考價(jià)值。
【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的單層減反層結(jié)構(gòu)示意圖，
[0024]圖2為本發(fā)明雙層減反層結(jié)構(gòu)示意圖，
[0025]圖3為入射光在本發(fā)明中的折射路線圖。
[0026]圖中:1、上減反層，2、彈坑減反層，3、基底。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明涉及一種太陽能電池反射膜的雙減反層結(jié)構(gòu)，如圖2所示，依次由上減反層1、彈坑減反層2和基地層3組成(上減反層、彈坑減反層也可稱上減反膜、彈坑減反膜)。其中，中間的彈坑減反層2上帶有一個(gè)個(gè)弧形坡狀的下凹形彈坑，彈坑減反層2的厚度為50-60nm。每一彈坑的直徑1-5 μm，每一彈坑中心點(diǎn)與相鄰彈坑中心點(diǎn)的距離為2-10 μm。所述的上減反層I復(fù)合在彈坑減反層2的上表面，由底層膜與在其上面密布排列的顆粒構(gòu)成，顆粒的表面具有絨面形狀，其折射率較小。上減反層I的厚度為20-30nm。上減反層I與彈坑減反層2兩者總厚度70-90nm。所述的底層膜和彈坑減反層2的上表面復(fù)合成一體，之間共同形成一個(gè)個(gè)下凹形彈坑。在彈坑減反層2每一彈坑內(nèi)的弧形表面也帶有與上減反層I相同的顆粒，所述的顆粒大小為10-15nm。作為如圖2所示的最佳形式，所述的顆粒最佳為金字塔形。
[0028]由于彈坑減反層2的折射率較大，自身的消光系數(shù)大，會(huì)吸收一部分的短波，同時(shí)由于雙層結(jié)構(gòu)的膜在結(jié)構(gòu)上的光學(xué)匹配性優(yōu)于單層膜，從而減少了短波段的反射，沿著光入射的方向，膜的折射率增加，折射率越大，鈍化效果越好，從而實(shí)現(xiàn)了雙層膜減反、鈍化雙重效果的結(jié)合，這種結(jié)構(gòu)特別是用在太陽能電池中具體重要的意義，特別是在晶硅和HIT電池應(yīng)用中。
[0029]從圖1中我們可以看出，單層減反層，在彈坑處具有多次反射吸引作用，但是反射次數(shù)遠(yuǎn)沒有圖2中雙層減反層多；再者，在單層減反層結(jié)構(gòu)中，平面部分沒有絨面結(jié)構(gòu)，這部分的反射率很高，而雙層結(jié)構(gòu)，這部分具有一定的多次吸收性能。
[0030]圖3所示，其中折射率大小為％<&< n2。由于折射率由上往下逐漸變大，光發(fā)生折射時(shí)候，還往內(nèi)側(cè)，這樣能避免光往外散發(fā)出去，能更好的進(jìn)入電池吸收層，由于下彈坑層層膜2的折射率大，其對(duì)短波光的吸收作用加強(qiáng)，能更好的利用短波。并且有實(shí)驗(yàn)證明，折射率大的材料，其對(duì)電池的鈍化效果越好。
[0031 ] 本發(fā)明的制備方法是:首先采用PECVD法在太陽能電池基地上沉積一層彈坑結(jié)構(gòu)減反膜(減反層)，如SiNx、Si02等，都具有相應(yīng)的彈坑結(jié)構(gòu)，沉積厚度大約50-60nm。彈坑內(nèi)表面呈弧形坡狀。然后再利用LPCVD法沉積制備具有絨面結(jié)構(gòu)的顆粒層的上減反膜，上減反膜的厚度為20-30nm，顆粒大小為10_15nm，具有絨面結(jié)構(gòu)，這樣就獲得了藍(lán)黑色的減反層薄膜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽能電池反射膜的雙減反層結(jié)構(gòu)，其特征在于:依次由上減反層、彈坑減反層和基地層組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙減反層結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的中間的彈坑減反層上帶有一個(gè)個(gè)弧形坡狀的下凹形彈坑。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙減反層結(jié)構(gòu)，其特征在于:彈坑減反層的厚度為50-60nm ;每一彈坑的直徑1_5 μm，每一彈坑中心點(diǎn)與相鄰彈坑中心點(diǎn)的距離為2_10 μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙減反層結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的上減反層復(fù)合在彈坑減反層的上表面，由底層膜與在其上面密布排列的顆粒構(gòu)成，顆粒的表面具有絨面形狀；所述的底層膜和彈坑減反層的上表面復(fù)合成一體，之間共同形成一個(gè)個(gè)下凹形彈坑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙減反層結(jié)構(gòu)，其特征在于:上減反層的厚度為20-30nm，所述的顆粒大小為10_15nm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙減反層結(jié)構(gòu)，其特征在于:在彈坑減反層每一彈坑內(nèi)的弧形表面也帶有與上減反層相同的顆粒。7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的雙減反層結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的顆粒最佳為金字塔形。8.一種太陽能電池反射膜的雙減反層結(jié)構(gòu)的制備方法，其步驟為: 首先采用PECVD法在太陽能電池基地上沉積一層彈坑結(jié)構(gòu)減反膜；彈坑內(nèi)表面呈弧形坡狀；然后再利用LPCVD法沉積制備具有絨面結(jié)構(gòu)顆粒層的上減反膜；這樣就獲得了藍(lán)黑色的減反層薄膜。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:彈坑結(jié)構(gòu)減反膜的材料為氮化硅或二氧化娃，沉積厚度50-60nm。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:上減反膜的厚度為20-30nm，顆粒大小為 10_15nm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能電池反射膜的雙減反層結(jié)構(gòu)及制備方法。其結(jié)構(gòu)依次由上減反層、彈坑減反層和基地層組成。所述的中間的彈坑減反層上帶有一個(gè)個(gè)弧形坡狀的下凹形彈坑。上減反層復(fù)合在彈坑減反層的上表面，由底層膜與在其上面密布排列的顆粒構(gòu)成，顆粒的表面具有絨面形狀；底層膜和彈坑減反層的上表面復(fù)合成一體，之間共同形成下凹形彈坑。本發(fā)明制備的彈坑層，是采用PECVD技術(shù)沉積制備的，PECVD技術(shù)可以制備出均勻且性能穩(wěn)定的彈坑層結(jié)構(gòu)，且可控制性高，能很精確的控制減反層的厚度。本太陽能電池具有90％以上的高透射率；該減反層具體工藝簡(jiǎn)單，沉積時(shí)間快，耗能低，雙層薄膜具有依次增大的折射率，可以對(duì)大面積工業(yè)生產(chǎn)提供可能。
【IPC分類】H01L31/18, H01L31/054
【公開號(hào)】CN104966756
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510338150
【發(fā)明人】朱登華, 王寶玉, 胡瀟文
【申請(qǐng)人】常德漢能薄膜太陽能科技有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月19日