CN101609859B - 一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，具体步骤为：第一步：将正硅酸四乙酯和乙醇混合，搅拌加热，把稀释的盐酸溶液加入上述溶液中，冷却、加入有机添加物，搅拌溶解，封闭陈化得到酸催化溶胶；将正硅酸四乙酯和乙醇混合，搅拌加热，把稀释的氨水溶液加入上述溶液中，冷却，加入有机添加物，搅拌溶解，封闭陈化得到碱催化溶胶；将所配置的酸催化SiO2溶胶与碱催化SiO2溶胶进行混合、搅拌均匀，密封放置陈化一天得到新溶胶；制备晶体硅太阳能电池基片，形成氮化硅膜，采用制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，将得到的二氧化硅膜热处理，印刷正反面电极、背场，烘干，烧结。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法。
背景技术
晶体硅太阳电池是把光能转换为电能的光电子器件。它的光电转换效率定义为总输出功率与入射到太阳电池表面的太阳光总功率的比值。
为了提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率，应减少电池表面光的反射损失，增加光的透射。目前主要采用两种方法：(1)将电池表面腐蚀成绒面，增加光在电池表面的入射次数；(2)在电池表面镀一层或多层光学性质匹配的减反射膜.减反射膜的制作直接影响着太阳电池对入射光的反射率，对太阳电池效率的提高起着非常重要的作用。对于减反射膜的要求具有减反射的同时最好具有一定的钝化效果，以提高光电转换效率。目前已大规模产业化的是在晶体硅太阳能电池表面PECVD一层氮化硅减反射膜，具有较低减反射效果的同时具有一定的钝化效果。然而氮化硅减反射膜硅太阳能电池的反射率还不是很低，如何进一步降低反射率成为一大难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制备方法，其能够有效地减反射的同时和波长转换效应，可以提高太阳能电池的光电转换效率。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制备方法，具体步骤为：
第一步：量取摩尔比为1∶5-50∶0.5-10∶0.001-1∶0-0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物，将盐酸加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20-100℃，分5-10次加入稀释的盐酸溶液，待温度稳定后继续搅拌60～180分钟，冷却，加入有机添加物，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶。
第二步：量取摩尔比为1∶5-50∶0.5-10∶0.001-1∶0-0.5的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物，将氨水加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20-100℃，分5-10次加入稀释的氨水溶液，待温度稳定后继续搅拌60～180分钟，冷却，加入有机添加物，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第三步：将第一步与第二步所制备的SiO2溶胶按1∶0.5～2的体积比进行混合、搅拌均匀，密封放置陈化一天。
第四步：用常规方法制备晶体硅太阳能电池基片，用等离子增强化学气相淀积方法在晶体硅太阳能电池基片上形成氮化硅膜，采用第一步制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，其中喷涂速度为1～50ml/min，喷涂时间为1～30s，喷涂温度为20～200℃，二氧化硅膜厚度为30～200nm，将得到的二氧化硅膜在200～600℃热处理1-30分钟，在二氧化硅膜上印刷正反面电极、背场，烘干，在800-1000℃烧结5-120秒。
进一步地，所述第一步中的有机添加物优选为硅烷偶联剂KH-560、十六烷基三甲基溴化铵、N，N-二甲基甲酰胺和聚乙二醇之中的一种以上。
本发明的主要有益效果在于：
(1)制备过程简单方便、费用低廉；
(2)双层膜具有硬度高、耐摩擦、稳定性好，能够有效地保护硅太阳能电池；
(3)太阳能电池表面光反射率更低，在光谱范围300nm-1200nm之间的反射率与未涂敷相比降低10％以上；
(4)太阳能电池片的功率更高。经在氮化硅膜表面涂敷双层膜后，光电转换效率与未涂敷相比提高1％以上；
(5)双层膜电池在短波与长波方面吸收进一步提高。
附图说明
图1为晶体硅太阳能电池结构图。
具体实施方式
如图1所示，为晶体硅太阳能电池双层减反射膜结构图，所述的晶体硅太阳能电池由栅线1、SiO2减反射膜2、SixNy:H减反射膜3、N型Si4、和基体P型Si5组成。
其制备方法如下：
第一步：量取摩尔比为1∶5∶0.5∶0.001的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸，将盐酸加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20℃，把稀释的盐酸溶液分5次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌60分钟，冷却，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第二步：量取摩尔比为1∶5∶0.5∶0.001的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水，将氨水加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20℃，把稀释的氨水溶液分5次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌60分钟，冷却，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第三步：将第一步与第二步所制备的SiO2溶胶按1∶0.5的体积比进行混合、搅拌均匀，密封放置陈化一天。
第四步：用常规方法制备晶体硅太阳能电池基片，用等离子增强化学气相淀积方法在晶体硅太阳能电池基片上形成氮化硅膜，采用第一步制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，其中喷涂速度为1ml/min，喷涂时间为1s，喷涂温度为20℃，二氧化硅膜厚度为30nm，将得到的二氧化硅膜在200℃热处理30分钟，再印刷正反面电极、背场，烘干，在800℃烧结120秒。
本实施例所制备的双层减反射膜硅太阳能电池的可见光反射率比正常电池片低10％以上；其电池的功率提高1％以上；量子效率测试表明，其双层减反射膜电池在短波与长波方面吸收进一步提高。
实施例2
一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制备方法，具体步骤为：
第一步：量取摩尔比为1∶50∶10∶1∶0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物，将盐酸加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至100℃，把稀释的盐酸溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌180分钟，冷却，加入有机添加物硅烷偶联剂KH-560，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第二步：量取摩尔比为1∶50∶10∶1∶0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物，将氨水加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至100℃，把稀释的氨水溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌180分钟，冷却，加入有机添加物硅烷偶联剂KH-560，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第三步：将第一步与第二步所制备的SiO2溶胶按1∶1的体积比进行混合、搅拌均匀，密封放置陈化一天。
第四步：用常规方法制备晶体硅太阳能电池基片，用等离子增强化学气相淀积方法在晶体硅太阳能电池基片上形成氮化硅膜，采用第一步制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，其中喷涂速度为50ml/min，喷涂时间为30s，喷涂温度为200℃，二氧化硅膜厚度为200nm，将得到的二氧化硅膜在600℃热处理1分钟，再印刷正反面电极、背场，烘干，在1000℃烧结5秒。
本实施例所制备的双层减反射膜硅太阳能电池的可见光反射率比正常电池片低10％以上；其电池的功率提高1％以上；量子效率测试表明，其双层膜电池在短波与长波方面吸收进一步提高。
实施例3
一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步：量取摩尔比为1∶50∶10∶1∶0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物，将盐酸加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至100℃，把稀释的盐酸溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌180分钟，冷却，加入有机添加物摩尔比为1∶1∶1的十六烷基三甲基溴化铵、N，N-二甲基甲酰胺、聚乙二醇，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第二步：量取摩尔比为1∶50∶10∶1∶0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物，将氨水加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至100℃，把稀释的氨水溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌180分钟，冷却，加入有机添加物摩尔比为1∶1∶1的十六烷基三甲基溴化铵、N，N-二甲基甲酰胺、聚乙二醇，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第三步：将第一步与第二步所制备的SiO2溶胶按1∶1.5的体积比进行混合、搅拌均匀，密封放置陈化一天。
第四步：用常规方法制备晶体硅太阳能电池基片，用等离子增强化学气相淀积方法在晶体硅太阳能电池基片上形成氮化硅膜，采用第一步制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，其中喷涂速度为10ml/min，喷涂时间为30s，喷涂温度为100℃，二氧化硅膜厚度为100nm，将得到的二氧化硅膜在600℃热处理5分钟，再印刷正反面电极、背场，烘干，在850℃烧结100秒。
本实施例所制备的双层减反射膜硅太阳能电池的可见光反射率比正常电池片低10％以上；其电池的功率提高1％以上；量子效率测试表明，其双层减反射膜电池在短波与长波方面吸收进一步提高。
实施例4
一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步：量取摩尔比为0.1∶20∶0.2∶0.01∶0.006的正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物，将盐酸加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至50℃，把稀释的盐酸溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌60分钟，冷却至20℃，加入摩尔比为1∶5的有机添加物硅烷偶联剂KH-560和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，搅拌溶解，封闭陈化1天得到溶胶；
第二步：量取摩尔比为0.1∶20∶0.2∶0.01∶0.006的正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水、氨水和有机添加物，将氨水加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至50℃，把稀释的氨水溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌60分钟，冷却至20℃，加入摩尔比为1∶5的有机添加物硅烷偶联剂KH-560和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，搅拌溶解，封闭陈化1天得到溶胶；
第三步：将第一步与第二步所制备的SiO2溶胶按1∶2的体积比进行混合、搅拌均匀，密封放置陈化一天。
第四步：用常规方法制备晶体硅太阳能电池基片，用等离子增强化学气相淀积方法在晶体硅太阳能电池基片上形成氮化硅膜，采用第一步制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，其中喷涂速度为20ml/min，喷涂时间为20s，喷涂温度为150℃，二氧化硅膜厚度为100nm，将得到的二氧化硅膜在600℃热处理2分钟，再印刷正反面电极、背场，烘干，在1000℃烧结5秒。
本实施例所制备的双层减反射膜硅太阳能电池的可见光反射率比正常电池片低10％以上；其电池的功率提高1％以上；量子效率测试表明，其双层减反射膜电池在短波与长波方面吸收进一步提高。
实施例5
一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，具体步骤为：
第一步：量取摩尔比为0.1∶10∶0.3∶0.02∶0.012的正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物，将盐酸加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20℃，把稀释的盐酸溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌2小时，冷却至20℃，加入摩尔比为1∶5的有机添加物硅烷偶联剂KH-560和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，搅拌溶解，封闭陈化1天得到溶胶；
第二步：量取摩尔比为0.1∶10∶0.3∶0.02∶0.012的正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水、氨水和有机添加物，将氨水加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20℃，把稀释的氨水溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌2小时，冷却至20℃，加入摩尔比为1∶5的有机添加物硅烷偶联剂KH-560和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，搅拌溶解，封闭陈化1天得到溶胶；
第三步：将第一步与第二步所制备的SiO2溶胶按1∶1.5的体积比进行混合、搅拌均匀，密封放置陈化一天。
第二步：用常规方法制备晶体硅太阳能电池基片，用等离子增强化学气相淀积方法在晶体硅太阳能电池基片上形成氮化硅膜，采用第一步制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，其中喷涂速度为30ml/min，喷涂时间为30s，喷涂温度为100℃，二氧化硅膜厚度为200nm，将得到的二氧化硅膜在350℃热处理30分钟，在二氧化硅膜上印刷正反面电极、背场，烘干，在950℃烧结50秒。
本实施例所制备的双层减反射膜硅太阳能电池的可见光反射率比正常电池片低10％以上；其电池的功率提高1％以上；量子效率测试表明，其双层减反射膜电池在短波与长波方面吸收进一步提高。
实施例6
一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步：量取摩尔比为0.1∶30∶0.3∶0.05∶0.016的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物，将盐酸加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20℃，把稀释的盐酸溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌2小时，冷却至20℃，加入摩尔比为1∶10∶5的有机添加物聚乙二醇、DMF与CTAB，搅拌溶解，封闭陈化1天得到溶胶；
第二步：量取摩尔比为0.1∶30∶0.3∶0.05∶0.016的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物，将氨水加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20℃，把稀释的氨水溶液分10次加入上述溶液中，待温度稳定后继续搅拌2小时，冷却至20℃，加入摩尔比为1∶10∶5的有机添加物聚乙二醇、DMF与CTAB，搅拌溶解，封闭陈化1天得到溶胶；
第三步：将第一步与第二步所制备的SiO2溶胶按1∶2的体积比进行混合、搅拌均匀，密封放置陈化一天。
第四步：用常规方法制备晶体硅太阳能电池基片，用等离子增强化学气相淀积方法在晶体硅太阳能电池基片上形成氮化硅膜，采用第一步制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，其中喷涂速度为40ml/min，喷涂时间为20s，喷涂温度为200℃，二氧化硅膜厚度为150nm，将得到的二氧化硅膜在400℃热处理40分钟，在二氧化硅膜上印刷正反面电极、背场，烘干，在900℃烧结20秒。
本实施例所制备的双层减反射膜硅太阳能电池的可见光反射率比正常电池片低10％以上；其电池的功率提高1％以上；量子效率测试表明，其双层减反射膜电池在短波与长波方面吸收进一步提高。
Claims (8)
1.一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步：量取摩尔比为1∶5-50∶0.5-10∶0.001-1∶0-0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物，将盐酸加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20-100℃，分若干次加入稀释的盐酸溶液，待温度稳定后继续搅拌，冷却，加入有机添加物，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第二步：量取摩尔比为1∶5-50∶0.5-10∶0.001-1∶0-0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物，将氨水加到去离子水中稀释，将正硅酸四乙酯和无水乙醇混合，搅拌加热至20-100℃，分若干次加入稀释的氨水溶液，待温度稳定后继续搅拌，冷却，加入有机添加物，搅拌溶解，封闭陈化得到溶胶；
第三步：将第一步与第二步所配置SiO2溶胶按1∶0.5～2的体积比进行混合、搅拌均匀，密封放置进行陈化处理；
第四步：制备晶体硅太阳能电池基片，在晶体硅太阳能电池基片上形成氮化硅膜，采用第一步制得的溶胶在氮化硅膜上喷涂制备二氧化硅膜，二氧化硅膜厚度为30～200nm，将得到的二氧化硅膜进行热处理，在二氧化硅膜上印刷正反面电极、背场，烘干，后进行烧结操作。
2.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，所述有机添加物为硅烷偶联剂KH-560、十六烷基三甲基溴化铵、N，N-二甲基甲酰胺和聚乙二醇之中的一种以上。
3.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，
第一步量取摩尔比为1∶5∶0.5∶0.001的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸；
第二步量取摩尔比为1∶5∶0.5∶0.001的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水。
4.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法， 其特征在于，
第一步：量取摩尔比为1∶50∶10∶1∶0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物；
第二步：量取摩尔比为1∶50∶10∶1∶0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物。
5.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，
第一步：量取摩尔比为1∶50∶10∶1∶0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物；
第二步：量取摩尔比为1∶50∶10∶1∶0.2的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物。
6.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，
第一步：量取摩尔比为0.1∶20∶0.2∶0.01∶0.006的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物；
第二步：量取摩尔比为0.1∶20∶0.2∶0.01∶0.006的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物。
7.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，
第一步：量取摩尔比为0.1∶10∶0.3∶0.02∶0.012的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、36.5wt％浓度的盐酸和有机添加物；
第二步：量取摩尔比为0.1∶10∶0.3∶0.02∶0.012的正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水和有机添加物。
8.如权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜的制作方法，其特征在于，第四步中喷涂进一步包括：
喷涂速度为1～50ml/min，喷涂时间为1～30s，喷涂温度为20～200℃，二氧化硅膜厚度为30～200nm。
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Granted publication date: 20110209 Termination date: 20160709 |