彩色太陽(yáng)能電池及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種具有高色彩純度、高轉(zhuǎn)換效率的彩色太陽(yáng)能電池及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著光伏行業(yè)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)光伏產(chǎn)品提出了更好的要求，不但要保證效率的不斷提升，對(duì)太陽(yáng)能電池的外觀也提出了更苛刻的要求。目前建筑光伏一體化概念在光伏領(lǐng)域中得到了廣泛認(rèn)同，對(duì)于作為建筑材料的光伏產(chǎn)品，人們希望能夠選擇自己喜歡的顏色來(lái)裝扮自己的建筑，彰顯建筑的個(gè)性，這就要求太陽(yáng)能電池有各種顏色以適應(yīng)美觀的要求。
[0003]由于其豐富的色彩外觀，彩色太陽(yáng)能電池兼顧了建筑美觀與發(fā)電功能，有望與建筑結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更加完美的融合。在太陽(yáng)能電池上實(shí)現(xiàn)彩色外觀意味著可見(jiàn)光區(qū)域必須存在一定的光反射，勢(shì)必會(huì)引起太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的降低。目前，彩色太陽(yáng)能電池主要采用單層或多層減反射膜來(lái)實(shí)現(xiàn)起色彩調(diào)制，其通過(guò)調(diào)節(jié)減反射中心波長(zhǎng)位置，引起反射光在光譜上發(fā)生改變從而獲得不同的電池表面顏色。然而，由于反射光分布較寬、波譜選擇性不高、可調(diào)制性差，且在可見(jiàn)光區(qū)外同樣存在較大反射損耗，使得基于減反射膜結(jié)構(gòu)的彩色太陽(yáng)能電池存在色彩純度較低和轉(zhuǎn)換效率顯著下降等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種色彩純度較高且轉(zhuǎn)化效率較高的彩色太陽(yáng)能電池及其制作方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種彩色太陽(yáng)能電池，包括背電極層、設(shè)置在背電極層上的活性層以及設(shè)置在活性層上的濾波層，其中，所述濾波層對(duì)電池表面的反射光在全色域內(nèi)進(jìn)行窄帶調(diào)制，以使電池表面呈現(xiàn)出不同的顏色。
[0006]進(jìn)一步地，所述濾波層包括具有低折射率的介質(zhì)包層及設(shè)置在所述介質(zhì)包層中的具有聞?wù)凵渎实慕橘|(zhì)光極。
[0007]進(jìn)一步地，所述介質(zhì)光柵為條形光柵或孔陣光柵或點(diǎn)陣光柵。
[0008]進(jìn)一步地，所述彩色太陽(yáng)能電池還包括設(shè)置在所述活性層與所述濾波層之間的折射率匹配層，用于實(shí)現(xiàn)所述活性層與所述濾波層的光學(xué)阻抗匹配。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種上述的彩色太陽(yáng)能電池的制作方法，包括步驟:在活性層的下方形成背電極層；在活性層的上方形成濾波層；其中，所述濾波層對(duì)電池表面的反射光在全色域內(nèi)進(jìn)行窄帶調(diào)制，以使電池表面呈現(xiàn)出不同的顏色。
[0010]進(jìn)一步地，所述“在活性層的上方形成濾波層”的具體實(shí)現(xiàn)方式包括步驟:在活性層的上方形成下介質(zhì)包層；在下介質(zhì)包層上形成介質(zhì)光柵；在介質(zhì)光柵上形成上介質(zhì)包層。
[0011]進(jìn)一步地，在執(zhí)行步驟“在活性層的下方形成背電極層”之前，所述制作方法還包括步驟:在活性層的上方形成折射率匹配層。
[0012]進(jìn)一步地，所述“在活性層的上方形成折射率匹配層”的具體實(shí)現(xiàn)方式包括步驟:在活性層上形成第一介質(zhì)膜層；在第一介質(zhì)膜層上形成第二介質(zhì)膜層；其中，第一介質(zhì)膜層的折射率大于第二介質(zhì)膜層的折射率。
[0013]進(jìn)一步地，所述制作方法還包括步驟:在所述濾波層的上方形成透明保護(hù)層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種上述的彩色太陽(yáng)能電池的制作方法，包括步驟:在透明保護(hù)層上形成濾波層；在濾波層上形成前電極層；在所述折射率匹配層上形成活性層；在所述活性層上形成背電極層。
[0015]進(jìn)一步地，所述“在透明保護(hù)層上形成濾波層”的具體實(shí)現(xiàn)方式包括步驟:在透明保護(hù)層上形成介質(zhì)光柵；在介質(zhì)光柵上形成介質(zhì)包層。
[0016]本發(fā)明的彩色太陽(yáng)能電池及其制作方法，引入基于介質(zhì)光柵的濾波層，通過(guò)調(diào)節(jié)介質(zhì)光柵的排布周期使得太陽(yáng)能電池表面反射光在全色域內(nèi)得到高選擇性的調(diào)制。由于顯色反射峰分布較窄(半峰寬20?30nm)，且其他波段太陽(yáng)光被電池理想吸收，因此在獲得太陽(yáng)能電池表面極高的色彩純度的同時(shí)，使得其光電轉(zhuǎn)換效率不發(fā)生顯著下降。
【附圖說(shuō)明】
[0017]通過(guò)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，本發(fā)明的實(shí)施例的上述和其它方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的介質(zhì)光柵與介質(zhì)包層的剖切俯視圖。
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池與無(wú)濾波層的參照單晶硅太陽(yáng)能電池的反射光譜圖和吸收光譜圖。
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池的制作方法的流程圖。
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的介質(zhì)光柵與介質(zhì)包層的剖切俯視圖。
[0024]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池與無(wú)濾波層的參照非晶硅太陽(yáng)能電池的反射光譜圖和吸收光譜圖。
[0025]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池的制作方法的流程圖。
[0026]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0027]圖10是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的介質(zhì)光柵與介質(zhì)包層的剖切俯視圖。
[0028]圖11是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池與無(wú)濾波層的參照有機(jī)太陽(yáng)能電池的反射光譜圖和吸收光譜圖。
[0029]圖12是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池的制作方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的介質(zhì)光柵與介質(zhì)包層的剖切俯視圖。
[0032]參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的彩色太陽(yáng)能電池包括背電極層110、設(shè)置在背電極層I1上的活性層120以及設(shè)置在活性層120上的濾波層130，其中，濾波層130對(duì)電池表面的反射光在全色域內(nèi)進(jìn)行窄帶調(diào)制，以使電池表面呈現(xiàn)出不同的顏色。
[0033]背電極層110可采用具有優(yōu)良的導(dǎo)電性的金屬材料形成。例如，背電極層110可采用鋁。
[0034]作為彩色太陽(yáng)能電池的活性層120可采用單晶硅、砷化鎵、磷化銦、銻化鎵等材料形成。在本實(shí)施例中，活性層120采用單晶硅材料。
[0035]濾波層130包括介質(zhì)包層131及設(shè)置在介質(zhì)包層131中的介質(zhì)光柵132。介質(zhì)包層131可采用折射率為1.3至1.6之間的低折射率材料形成。例如，介質(zhì)包層131可采用二氧化硅或氟化鎂等。在本實(shí)施例中，介質(zhì)包層131采用二氧化硅材料。
[0036]介質(zhì)光柵132可采用折射率為1.8至2.4之間的高折射率材料形成。例如，介質(zhì)光柵132可采用氮化娃、氮氧化娃、硫化鋅、三氧化二招、氧化鋅和二氧化鈦的其中之一。在本實(shí)施例中，介質(zhì)光柵132米用氮化石圭。
[0037]此外,介質(zhì)光柵132的光柵周期可為280nm至500nm。在本實(shí)施例中，介質(zhì)光柵132的光柵周期為360nm。
[0038]此外,介質(zhì)光柵132的光柵高度可為50nm至150nm。在本實(shí)施例中，介質(zhì)光柵132的光柵高度為120nm。為了能夠完全將介質(zhì)光柵132埋入介質(zhì)包層131中，介質(zhì)包層131的厚度為400nm至800nm。在本實(shí)施例中，介質(zhì)包層131的厚度為740nm。
[0039]此外，介質(zhì)光柵132的材料填充比為0.25至0.75。在本實(shí)施例中，介質(zhì)光柵132的材料填充比為0.75。這里，需要說(shuō)明的是，介質(zhì)光柵132的材料填充比指的是介質(zhì)光柵132的材料所占的面積與介質(zhì)光柵132所覆蓋的面積(即，活性層120上表面的表面積)的比。
[0040]此外，在本實(shí)施例中，介質(zhì)光柵132可為條形光柵(圖2中的a圖)、