CN102270672A - 一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构 - Google Patents

一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构 Download PDF

Info

Publication number
CN102270672A
CN102270672A CN2010101911422A CN201010191142A CN102270672A CN 102270672 A CN102270672 A CN 102270672A CN 2010101911422 A CN2010101911422 A CN 2010101911422A CN 201010191142 A CN201010191142 A CN 201010191142A CN 102270672 A CN102270672 A CN 102270672A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
thin
preparation
reflection mirror
back reflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010101911422A
Other languages
English (en)
Inventor
刘成
周丽华
叶晓军
钱子勍
张翼翔
陈鸣波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Space Power Sources
Original Assignee
Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Space Power Sources filed Critical Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority to CN2010101911422A priority Critical patent/CN102270672A/zh
Publication of CN102270672A publication Critical patent/CN102270672A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明公开了一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构。包括膜(11)和周期性结构(14)；所述的膜(11)是Ag膜或Al膜；所述的周期性结构(14)，由氧化物导电膜(12)和超薄膜(13)膜组成的双层结构，和一层氧化物导电膜(17)组成；所述的双层结构可以重复1-5次。本发明提供的多层背反射镜结构在可见光和近红外波段有较高的反射率，太阳能电池能够获得较高的短路电流。可应用于非晶硅、微晶硅、纳米硅、非晶硅锗、铜铟镓硒、碲化镉等材料为吸收层的薄膜太阳能电池，以及由它们所组成的各类叠层太阳能电池。

Description

一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构
技术领域
本发明涉及太阳能电池的设计，特别涉及薄膜太阳能电池的多层光学反射镜结构。
背景技术
在薄膜太阳能电池，尤其是硅基(非晶硅、微晶硅、纳米硅、非晶硅锗等)太阳能电池中，均采用背反射镜结构增强光发射，使得更多的光子流被电池的有源层吸收，从而提高太阳能电池的短路电流。目前最常用的背反射镜结构为Ag/ZnO或Al/ZnO。着眼于光子流的更高效利用，国际上研究者们提出在电池背面构筑光子晶体衍射光栅、多层周期性反射结构的设想，以进一步提高太阳能电池的短路电流和光电转换效率。
多层周期性背反射镜由高、低折射率材料交替组成，常应用于垂直腔面发射激光器、垂直腔光电探测器等领域。应用于太阳能电池的结构，目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明的目的在于着眼于光子流的更高效利用，提供一种高反射率的多层背反射镜结构，以提高薄膜太阳能电池的短路电流。构成背反射镜的薄膜材料可以采用电子束蒸发、磁控溅射、真空热蒸发技术来制备，工艺简单。
本发明提供的技术方案如下：
一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构，包括膜(11)和周期性结构(14)；所述的膜(11)是Ag膜或Al膜；所述的周期性结构(14)，由氧化物导电膜(12)和超薄膜(13)膜组成的双层结构，和一层氧化物导电膜(17)组成；所述的双层结构可以重复1-5次。
所述的Ag膜或Al膜，厚度为200-1000nm，可用电子束蒸发、磁控溅射、或真空热蒸发方法之一制备。
所述的氧化物导电膜，可选自ITO、SnO2:F、ZnO:Al或ZnO:Ga中的一种作为原材料，厚度为100-500nm。
所述的氧化物导电膜可由电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一制备。
所述的超薄Ag膜或超薄Al膜，厚度为3-20nm，可用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一制备。
一种制备所述的用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构的方法，包括如下步骤：
1)制备Ag膜或Al膜：用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一，制备厚200-1000nm的Ag膜或Al膜(11)；
2)制备氧化物透明导电膜：在ITO、SnO2:F、ZnO:Al或ZnO:Ga中选择一种材料，用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一，在步骤1)所制备的膜上，继续制备厚度为100-500nm的氧化物透明导电膜(12)；
3)制备超薄Ag膜或Al膜：用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一，在步骤2)所制备的膜上，继续制备厚度为3-20nm的超薄Ag膜或A膜(13)；
4)周期性结构的制备：重复上述2)、3)两个步骤1-5次，最后再加一层氧化物透明导电膜(17)。
本发明的有益效果是：采用了成熟的电子束蒸发、磁控溅射、真空热蒸发技术，制备在可见光和近红外波段有较高的反射率的多层背反射镜结构，将极大地提高薄膜太阳能电池的短路电流，进而提高太阳能电池的光电转换效率。
为了简化制备工艺，所选取的材料体系为金属薄膜和氧化物透明导电膜。超薄金属具有小的面电阻和较高的透光率，是氧化物透明导电膜出现之前常用的透明导电材料。
将超薄金属薄膜和ITO、SnO2:F、ZnO:Al、ZnO:Ga等透明导电薄膜构成周期性结构，在可见光和近红外波段有较高的反射率，太阳能电池能够获得较高的短路电流。并且制备方法均可以采用电子束蒸发、磁控溅射、真空热蒸发技术，工艺简单。
本发明的工艺路线简单、易行，成品率高、电池效率高，有利于提高薄膜太阳能电池的性价比，推广薄膜太阳能电池的应用。
附图说明
图1为包含多层背反射镜结构的非晶硅薄膜太阳能电池结构示意图。
图2为多层背反射镜结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，说明薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构及其制备方法。
实施例1
以50μm厚的柔性不锈钢为衬底1，采用磁控溅射方法(工作频率为13.56MHz)制备两种背反射镜结构：背反射镜(1)为在衬底上依次沉积厚度为500nm的Ag膜，100nm的ZnO:Al薄膜；背反射镜(2)为在衬底上依次沉积厚度为500nm的Ag膜2，100nm的ZnO:Al薄膜3，10nm的Ag薄膜4，100nm的ZnO:Al薄膜5。
采用等离子体辅助化学气相沉积方法(PECVD，工作频率为13.56MHz)，在柔性不锈钢衬底(用于制备样品一)、所制备的背反射镜(1)(用于制备样品二)、背反射镜(2)(用于制备样品三)上沉积相同的N、I、P三层硅薄膜；其中N层反应气体为氢气、硅烷、磷烷，厚度约为50nm；I层反应气体为氢气、硅烷，厚度约为300nm；P层反应气体为氢气、硅烷、硼烷、甲烷，厚度约为30nm。
采用磁控溅射方法(工作频率为13.56MHz)在上述三组样品上沉积相同的ITO薄膜，厚度约为70nm。最后得到样品一、样品二、样品三。
包含多层背反射镜结构(2)的非晶硅薄膜太阳能电池(样品三)结构如图1所示：1为不锈钢衬底，2为Ag膜，3为ZnO:Al薄膜，4为Ag薄膜，5为ZnO:Al薄膜，6为N层非晶硅，7为I层非晶硅，8为P层非晶硅，9为ITO薄膜。
在25℃，AM0太阳光谱(1353W/m2)下进行太阳能电池输出特性测试，三组样品的短路电流密度依次分别为14.77mA/cm2(样品一)、17.94mA/cm2(样品二)、19.16mA/cm2(样品三)，包含多层Ag/ZnO背发射镜的非晶硅薄膜太阳能电池(样品三)的短路电流密度，相比不包含多层背反射镜结构(样品一)、仅包含Ag/ZnO背反射镜(样品二)的样品，分别提高了29.7％和6.8％。
实施例2
采用电子束蒸发方法制备多层背反射镜结构：多层背反射镜结构为在衬底上依次沉积厚度为1000nm的Ag膜11，500nm的SnO2:F氧化物透明导电膜12，20nm的Ag膜13，500nm的SnO2:F导电膜，20nm的Ag薄膜16，500nm的SnO2:F导电膜17。该多层背反射镜可应用于非晶硅、微晶硅、纳米硅、非晶硅锗、铜铟镓硒、碲化镉等材料为吸收层[15]的薄膜太阳电池，以及由它们所组成的各类叠层太阳电池。结构如图2所示。
实施例3
以50μm厚的柔性不锈钢为衬底，采用真空热蒸发方法制备多层背反射镜结构：多层背反射镜结构为在衬底上依次沉积厚度为200nm的Al膜，200nm的ZnO:Ga氧化物透明导电膜，3nm的Al膜，200nm的ZnO:Ga导电膜，3nm的Al薄膜，200nm的ZnO:Ga导电膜，3nm的Al薄膜，200nm的ZnO:Ga导电膜。
采用等离子体辅助化学气相沉积方法(PECVD，工作频率为13.56MHz)，在所制备的多层背反射镜结构上，沉积N、I、P三层硅薄膜：其中N层反应气体为氢气、硅烷、磷烷，厚度约为50nm；I层反应气体为氢气、硅烷，厚度约为300nm；P层反应气体为氢气、硅烷、硼烷、甲烷，厚度约为30nm。
采用磁控溅射方法(工作频率为13.56MHz)在上述样品上沉积ITO薄膜，厚度约为70nm。

Claims (6)

1.一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构，其特征在于：包括膜(11)和周期性结构(14)；所述的膜(11)是Ag膜或Al膜；所述的周期性结构(14)，由氧化物导电膜(12)和超薄膜(13)膜组成的双层结构，和一层氧化物导电膜(17)组成；所述的双层结构可以重复1-5次。
2.根据权利要求1所述的多层背反射镜结构，其特征在于：所述的Ag膜或Al膜，厚度为200-1000nm，可用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一制备。
3.根据权利要求1所述的多层背反射镜结构，其特征在于：所述的氧化物导电膜，可选自ITO、SnO2:F、ZnO:Al或ZnO:Ga中的一种作为原材料，厚度为100-500nm。
4.根据权利要求3所述的多层背反射镜结构，其特征在于：所述的氧化物导电膜可由电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一制备。
5.根据权利要求1所述的多层背反射镜结构，其特征在于：所述的超薄Ag膜或超薄Al膜，厚度为3-20nm，可用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一制备。
6.一种制备如权利要求1所述的多层背反射镜结构的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)制备Ag膜或Al膜：用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一，制备200-1000nm厚的Ag膜或Al膜(11)；
2)制备氧化物透明导电膜：在ITO、SnO2:F、ZnO:Al或ZnO:Ga中选择一种材料，用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一，在步骤1)所制备的膜上，继续制备厚度为100-500nm的氧化物透明导电膜(12)；
3)制备超薄Ag膜或Al膜：用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发的方法之一，在步骤2)所制备的膜上，继续制备厚度为3-20nm的超薄Ag膜或A膜(13)；
4)周期性结构的制备：重复上述2)、3)两个步骤1-5次，最后再加一层氧化物透明导电膜(17)。 
CN2010101911422A 2010-06-03 2010-06-03 一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构 Pending CN102270672A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101911422A CN102270672A (zh) 2010-06-03 2010-06-03 一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101911422A CN102270672A (zh) 2010-06-03 2010-06-03 一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102270672A true CN102270672A (zh) 2011-12-07

Family

ID=45052896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101911422A Pending CN102270672A (zh) 2010-06-03 2010-06-03 一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102270672A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107039554A (zh) * 2016-12-28 2017-08-11 成都中建材光电材料有限公司 一种碲化镉薄膜太阳能电池和制备方法
CN109638100A (zh) * 2013-08-29 2019-04-16 台湾积体电路制造股份有限公司 具有背面反射体的光伏器件
CN112635609A (zh) * 2021-01-25 2021-04-09 苏州迈为科技股份有限公司 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080105293A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
CN101246928A (zh) * 2007-02-14 2008-08-20 北京行者多媒体科技有限公司 薄膜硅太阳能电池的背接触层
CN101286531A (zh) * 2007-04-09 2008-10-15 台达电子工业股份有限公司 太阳能电池
CN101405885A (zh) * 2006-03-20 2009-04-08 松下电工株式会社 有机薄膜太阳能电池
CN101521236A (zh) * 2009-04-03 2009-09-02 中国科学院电工研究所 一种用于薄膜太阳电池的陷光结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101405885A (zh) * 2006-03-20 2009-04-08 松下电工株式会社 有机薄膜太阳能电池
US20080105293A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
CN101246928A (zh) * 2007-02-14 2008-08-20 北京行者多媒体科技有限公司 薄膜硅太阳能电池的背接触层
CN101286531A (zh) * 2007-04-09 2008-10-15 台达电子工业股份有限公司 太阳能电池
CN101521236A (zh) * 2009-04-03 2009-09-02 中国科学院电工研究所 一种用于薄膜太阳电池的陷光结构

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109638100A (zh) * 2013-08-29 2019-04-16 台湾积体电路制造股份有限公司 具有背面反射体的光伏器件
CN107039554A (zh) * 2016-12-28 2017-08-11 成都中建材光电材料有限公司 一种碲化镉薄膜太阳能电池和制备方法
CN112635609A (zh) * 2021-01-25 2021-04-09 苏州迈为科技股份有限公司 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018057419A1 (en) Solar cell comprising a metal-oxide buffer layer and method of fabrication
Chavan et al. A brief review of transparent conducting oxides (TCO): the influence of different deposition techniques on the efficiency of solar cells
CN101807618B (zh) 一种叠层薄膜太阳能电池的制作方法
CN101908582A (zh) 一种透光型薄膜太阳能电池组件的制作方法
Ji et al. Recent applications of antireflection coatings in solar cells
CN103325879A (zh) 高效三叠层异质结薄膜太阳能电池及其制备方法
CN109037361A (zh) 一种高效率碲化镉薄膜太阳能电池
CN101752453A (zh) 玻璃衬底双面铜铟镓硒薄膜太阳电池组件的制备方法
CN102437237A (zh) 黄铜矿型薄膜太阳能电池及其制造方法
CN102270672A (zh) 一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构
CN103078001A (zh) 硅基薄膜叠层太阳能电池的制造方法
US20120204930A1 (en) Thin-layer solar module having improved interconnection of solar cells and method for the production thereof
CN104157714A (zh) 一种非晶/微晶硅叠层太阳能电池
CN103280466B (zh) 基于AlOx/Ag/ZnO结构的高反射高绒度背电极
CN102938430B (zh) 包含中间层的柔性衬底硅基多结叠层太阳电池及其制造方法
CN101556973B (zh) 薄膜光伏器件及复合电极
CN103999236A (zh) 太阳能电池及其制造方法
CN202651157U (zh) 一种低辐射透明薄膜太阳能电池组件
CN102832261A (zh) 包含新型减反射层的薄膜太阳能电池及其制造方法
CN201838600U (zh) 一种微晶硅太阳能电池
Myong Recent patent issues on intermediate reflectors for high efficiency thin-film silicon photovoltaic devices
CN101246930A (zh) 薄膜太阳能电池的超白反射层
CN108172645A (zh) 一种CIGS/CdTe叠层太阳能电池及其制作方法
CN103390679A (zh) 薄膜太阳能电池及其制作方法
CN2593368Y (zh) 宽谱域低温叠层硅基薄膜太阳电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111207