CN102648530A - 用于光伏装置的织构化覆材 - Google Patents
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Abstract
本文所述为诸如具有光散射性质的硅串联光伏电池的光伏电池用织构化覆材，所述光散射性质足以不依赖于波长进行光俘获。通过用于制备织构化覆材的方法，可以调节覆材的织构化表面的特征，以提供所需的光散射/俘获性质。所述方法包括对玻璃覆材进行研磨和磨光或者研磨、磨光和蚀刻。
Description
本申请要求2009年11月30日提交的美国临时申请第61/264929号和2010年11月29日提交的美国申请第12/955126号的优先权。
背景
技术领域
实施方式一般涉及光伏电池，更具体涉及光散射织构化覆材和制备用于诸如硅基光伏电池的光散射织构化覆材的方法。
背景技术
任意结构的太阳能电池的一个重要特性是效率；即标准太阳光照下每单位面积产生的能量。就是这一特性决定了每瓦特的最终成本。具有无定形硅和微晶硅的双（或者串联）结构的理论效率，被认为是优于基于无定形硅或者微晶硅的单个电池。同时使用无定形硅和微晶硅的串联结构的优势是，它被设计成通过利用无定形硅与微晶硅的结合，提高了对于更多太阳能光谱的捕集。电池的无定形硅部分吸收了太阳光谱的较高能区域，而微晶部分吸收了太阳光谱的较低能区域。
结合了无定形硅和微晶硅的常规串联电池通常包括：在其上设置有透明电极的基材,无定形硅的顶部电池,微晶硅的底部电池,以及背面接触或对电极。光通常从沉积基材一侧入射，使得基材在此电池结构中作为覆材。
无定形硅层的实际厚度受到Staebler-Wronski效应的限制，随着无定形硅层厚度的增加，所述Staebler-Wronski效应降低了载波的采集。所述厚度被限制为仅约300纳米（nm），所以需要最大化该层中的光吸收。一种最大化无定形硅层中光吸收的此类方法是，在电池层的界面，具体地，是在透明导电氧化物（TCO）/无定形硅的界面提供散射。
如上所述，此类薄膜太阳能电池装置的主要挑战是提高效率。在几乎所有的情况下，由于活性薄膜厚度的限制，因而吸收，即主要的推力是通过延伸光路来发现提高光捕集的方法。常规的方法是对TCO薄膜提供织构化。许多传统的硅光伏电池使用织构化TCO薄膜，例如，旭硝子玻璃公司（Asahi GlassCompany）生产的旭硝子-U薄膜（Asahi-U films）。
另一个本领域已知的TCO散射表面用具有表面形貌的ZnO制造，其总透射和漫透射与Asahi-U的总透射和漫透射相当。
另一个本领域已知的散射TCO是应用材料公司所使用（AppliedMaterials）（AMAT）的，Forschungszentrum Jülich开发的。
Asahi显示了TCO薄膜的另一种织构类型，Asahi HU。Asahi HU具有通过可见光与近红外光的独立波长散射。
织构化的TCO技术可能包括以下的一种或多种缺点：1)织构的粗糙结构会降低沉积的硅的质量，造成电短路，从而降低太阳能电池的总体性能；2)织构的最优化同时受到沉积或蚀刻工艺可形成的织构以及与较厚的TCO层相关的透光性降低的限制；以及3)对于ZnO的情况，为了制造织构而采用等离子处理或湿蚀刻会增加成本。
另一种满足薄膜硅太阳能电池的光俘获需求的方法是在沉积氮化硅之前，对TCO和/或硅下方的基材进行织构化，而不是对沉积的膜进行织构化。在一些常规的薄膜硅太阳能电池中，采用通孔代替TCO，在与基材接触的Si的底部形成接触。一些常规的薄膜硅电池中的织构化由沉积在平面玻璃基材上的粘合剂基质中的SiO2颗粒组成。此类织构化通常使用溶胶-凝胶法完成，其中颗粒悬浮在液体中,牵拉基材通过液体，然后进行烧结。珠粒保持球形，通过烧结的凝胶保持在原位。
已经开发了许多另外的方法，在TCO沉积之前制造织构化的表面。这些方法包括喷砂、聚苯乙烯微球体沉积和蚀刻，以及化学蚀刻。这些涉及织构化表面的方法可能在可以形成的表面织构种类方面受到限制。
对与Si厚度约小于100微米的大块晶体Si太阳能电池，光俘获也是有利的。在此厚度之下,厚度不足，无法在单次通过或两次通过（具有反射性背面接触件）的情况下有效地吸收所有的太阳辐射。因此,已经开发出了具有大规模几何结构的覆盖玻璃，用来提高光俘获。例如,在覆盖玻璃和硅之间设置EVA(乙基-乙酸乙烯酯)包封材料。这些覆盖玻璃的一个例子是购自圣戈本玻璃公司（Saint-Gobain Glass）的
类产品。通常采用辊压法形成该大规模的结构。
织构化的玻璃覆材法可能包括以下的一种或多种缺点:1)溶胶-凝胶化学方法和相关的工艺需要提供玻璃微球体与基材的结合；2)所述工艺在玻璃基材的两个面上形成织构化的表面；3)与二氧化硅微球体和溶胶-凝胶材料相关的附加的成本；以及4)硅膜中膜粘着性和/或形成裂纹的问题。
优选使用具有织构化覆材的光伏电池，例如，具有光散射性质的硅串联光伏电池，所述光散射性质足以提供不依赖于波长的光俘获。还优选可以通过制备织构化覆材的方法来调节覆材的织构化表面的特征，从而提供所需的光散射/俘获性质。
发明内容
如本文所述的织构化覆材以及制备织构化覆材的方法，解决了上述传统织构化覆材以及制备织构化覆材的方法的一个或多个缺点，所述织构化覆材用于光伏应用，例如，硅串联光伏电池。
一个实施方式是制备光散射织构化覆材的方法，所述方法包括：提供玻璃板，研磨和磨光玻璃板的表面以在玻璃板的表面上形成特征，从而形成光散射织构化覆材。
另一个实施方式是光散射织构化覆材，所述光散射织构化覆材包含：包含有具有特征的织构化表面的玻璃板，所述织构化表面的RMS粗糙度范围为100nm至1.5微米，且相关长度范围为500nm至2微米。
另一个实施方式是光伏装置，所述光伏装置包含用上述方法制备的光散射织构化覆材。
在以下的详细描述中列出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施本发明而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本发明的示例，用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。
所含附图用于进一步理解本发明，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图呈现了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释本发明的原理和操作。
附图简要说明
仅通过以下详述或与附图一起可更好地理解本发明。
图1是示例性织构化玻璃表面的总透射率和漫透射率图。
图2A和2B是根据示例性方法制备并涂覆有TCO的织构化玻璃表面的扫描电镜（SEM）图。
图3是示例性光散射织构化覆材在633nm波长下的测得的角散射图。
图4是研磨、磨光并蚀刻30分钟的示例性织构化玻璃覆材的双向透过率分布函数（BTDF）图。
图5A、5B、6A和6B是根据示例性方法制备的织构化玻璃表面的SEM图。
图7A和7B是根据示例性方法制备的涂覆透明导电氧化物的织构化玻璃覆材的SEM图。
图8所示为通过研磨、磨光和蚀刻制得的具有诸如低(50-250nm)、中(250-500nm左右)和高(500nm-1微米)织构化表面的玻璃覆材的浊度图。
图9所示为仅通过研磨和磨光制得的具有相似表面粗糙度的两种不同类型的玻璃的总透射率和漫透射率图。
图10、11和12所示为研磨、磨光并蚀刻的玻璃覆材的BTDF图。
图13A和13B所示分别是蚀刻和未蚀刻的示例性光散射织构化玻璃覆材的总透射率和漫透射率图。
图14和15分别显示了具有高表面粗糙度（～0.5微米）的蚀刻和未蚀刻的显示器玻璃EagleXGTM的ccBTDF。
图16A、16B、16C、16D和16E是根据所揭示的方法制备的示例性织构化覆材的原子力显微镜（AFM）照片。
具体实施方式
下面详细参考本发明的各种实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。
本文所用的术语“体积散射”可以定义为光所通过的材料的折射率的非均一性对光路的影响。
本文所用的术语“表面散射”可以定义为光伏电池中层间的界面粗糙度对光路造成的影响。
本文所用的术语“基板”可以根据光伏电池的构造用来描述基板或者覆板。例如，若所述基板在装入光伏电池时位于光伏电池的光入射侧，则所述基板是覆板。所述覆板可以为光伏材料提供保护，使其免受冲击和环境劣化，同时允许太阳光谱中合适的波长透过。另外，可以将多个光伏电池组装成光伏模块。
本文所用的术语“邻近”可以定义为紧邻。邻近的结构可以互相发生物理接触，也可以不发生物理接触。邻近的结构可以包括设置在它们之间的其他的层和/或结构。
优选在玻璃覆材上产生提供了散射特性的表面织构化，所述散射特性使得能通过活性硅层，例如硅串联光伏装置，更有效地捕集入射太阳光。
一个实施方式是光散射织构化覆材，所述光散射织构化覆材包含：包含有具有特征的织构化表面的玻璃板，所述织构化表面的RMS粗糙度范围为100nm至1.5微米，且相关长度范围为500nm至2微米。
在另一个实施方式中，光散射织构化覆材包含：包含有具有特征的织构化表面的玻璃板，所述织构化表面的RMS粗糙度范围为500nm至1.25微米，且相关长度范围为750nm至1.6微米。
在另一个实施方式中，光散射织构化覆材包含：包含有具有特征的织构化表面的玻璃板，所述织构化表面的RMS粗糙度范围为700nm至1微米，且相关长度范围为800nm至1.2微米。
一个实施方式是光伏装置，所述光伏装置包含如本文的实施方式所述的光散射织构化覆材。在玻璃板构型中，具有最大表面积的表面被织构化。在一个实施方式中，所述玻璃板基本上是平的。在一个实施方式中，所述平玻璃板有两个相反的平表面。在一个实施方式中，光伏装置中的玻璃板的一个表面被织构化；织构化玻璃板位于覆材构型中并被光照射，而织构化表面位于玻璃的相反侧作为入射光。在一个实施方式中，相反的表面也被织构化。
可用于表征本文所述光散射织构化覆材的光散射特性的参数是总180度正向透射；总漫透射，所述总漫透射是除了-2.5<θ<2.5部分的总正向散射（ASTM标准定义）；对比波长的总反射和漫反射；作为波长函数的角散射；表面形貌；均方根(RMS)粗糙度和空间频率补偿（功率谱的相关长度）；原子力显微镜（AFM）图以及扫描电镜（SEM）图。Lc（相关长度）是通过数学相关函数表征的系统中秩序测量的相关函数，并描述了不同位置的微观改变是如何相关联的。
使用射线追踪模型来模拟硅串联电池的效率（最大可获得电流密度(MACD)）以定义最佳基材织构化表面的特性。织构化覆材表面由25×25微米的AFM扫描区域构成，所述区域的范围如下：x、y维度-2/3，1，3/2，表面高度-2/3，1，3/2。总共进行9次模拟。后续的界面源自薄膜保形生长（TFCG）模型。表1所示为射线追踪模型的结果。
表1
图16A、16B、16C、16D和16E是根据所揭示的方法制备的示例性光散射织构化覆材的AFM照片，并具有列于表1的特性。图16A所示为Lc为2/3且相对表面粗糙度为2/3的织构化覆材的表面的俯视图。图16B所示为Lc为3/2且相对表面粗糙度为2/3的织构化覆材的表面的俯视图。图16C所示为Lc为1且相对表面粗糙度为1的织构化覆材的表面的俯视图。图16D所示为Lc为3/2且相对表面粗糙度为3/2的织构化覆材的表面的俯视图。图16E所示为Lc为2/3且相对表面粗糙度为3/2的织构化覆材的表面的俯视图。
Lc为1且相对表面粗糙度为1的织构化覆材的表面的模拟显示出了6％的增强。相较于先前结果，该较高值可能是由于增强的（较“不圆”）表面拟合所导致的。粗糙度的增加和/或相关长度的降低增强了性能。单独增加粗糙度或者单独降低相关长度增强了性能。粗糙度的增加和相关长度的降低一起最增强性能。这些限制不能被无限地延伸。通常，电学性能限制了粗糙度。TFCG可限制降低相关长度的益处。主要的性能增强不考虑“额外”的硅沉积（通过保形生长）。
根据一些实施方式，所述光散射织构化覆材的厚度等于或小于4.0毫米，例如等于或小于3.5毫米，例如等于或小于3.2毫米，例如等于或小于3.0毫米，例如等于或小于2.5毫米，例如等于或小于2.0毫米，例如等于或小于1.9毫米，例如等于或小于1.8毫米，例如等于或小于1.5毫米，例如等于或小于1.1毫米，例如0.5-2.0毫米，例如0.5-1.1毫米，例如0.7-1.1毫米。尽管这些是示例性的厚度，但是玻璃板的厚度可以包括0.1毫米至最高达4.0毫米（包括4.0毫米）范围内任意包含小数位的数值。
在一个实施方式中，光散射织构化覆材的表面的RMS粗糙度范围为100nm至1.5微米，且相关长度范围为500nm至2微米。在另一个实施方式中，光散射织构化覆材的表面的RMS粗糙度范围为500nm至1.25微米，且相关长度范围为750nm至1.6微米。在另一个实施方式中，光散射织构化覆材的表面的RMS粗糙度范围为700nm至1微米，且相关长度范围为800nm至1.2微米。
一个实施方式是制备光散射织构化覆材的方法，所述方法包括：提供玻璃板，研磨和磨光玻璃板的表面以在玻璃板的表面上形成特征，从而形成光散射织构化覆材。
可以对研磨和磨光过程设定参数，能够最终确定织构化覆材的特征如何开发。所述参数是，例如：磨料组成、磨料尺寸；诸如垫、浆的磨料沉积物；磨光技术或者玻璃组成，因为所述玻璃组成与其硬度有关。
在一个实施方式中，所述方法包括：用包含有磨粒的研磨介质浆和诸如去离子水的水进行研磨和磨光。所述磨粒的平均直径可以是大于0至15微米，例如，1至10微米，例如，1至5微米。在一个实施方式中，磨粒包含氧化铝。
在一个实施方式中，研磨和磨光包括对磨光垫进料研磨介质。根据一个实施方式，进料研磨介质包括将研磨介质逐滴滴到磨光垫上。
根据一个实施方式，所述磨光垫包含选自不锈钢、玻璃、铜或者它们的组合的材料。所述磨光垫可以具有织构化表面或者图案化表面，例如，有凹槽的玻璃板。
根据一个实施方式，研磨和磨光包括：将磨光垫在玻璃板的表面下滚动，其中，研磨浆与玻璃板表面接触。在一个实施方式中，所述玻璃板是固定的。可以调整滚动速率以优化覆材的最终织构化表面。如果滚动过快，例如，由于与研磨相逆，所述玻璃板可能被刮擦。
在一个实施方式中，所述方法还包括：用酸蚀刻经研磨和磨光的表面上的特征。可以改变诸如蚀刻溶液组成以及蚀刻时间的蚀刻条件，以进一步调节织构化表面的特征。
在一个实施方式中，所述蚀刻包括：将经研磨和磨光的表面与酸溶液接触，所述酸溶液包括氢氟酸、盐酸、水或者它们的组合。所述酸可以分别以例如氢氟酸：盐酸：水＝1：1：20或者例如氢氟酸：盐酸：水＝2：2：20，例如氢氟酸：盐酸：水＝5：5：20的比例组成。所述水可以是，例如，去离子水。
在一个实施方式中，研磨、磨光以及蚀刻包括：用细研磨料研磨和磨光玻璃板，之后为氢氟酸（HF）/盐酸（HCl）溶液的蚀刻过程，以提供受控平滑的表面形貌。
允许调节研磨和磨光或者蚀刻过程，以控制光散射覆材上的粗糙度和织构化特征，从而总透射与漫透射的数量级与角散射一样。
实施例
研究了后面这些参数以及它们对于表面粗糙度和光散射特性的影响。
根据本发明方法制造的具有织构化表面的光散射玻璃覆材具有低（50-250nm）、中（250-500nm左右）和高（500nm-1微米）或者非常高的表面粗糙度。
对几种不同类型的玻璃进行测试，从显示质量到超高品质和特种玻璃，例如Eagle XGTM、
钠钙玻璃、用于碲化镉（CdTe）太阳能电池的特种玻璃等。一些玻璃较之其他玻璃更适用于化学机械表面抛光、磨光、研磨以及蚀刻过程。此外，由于玻璃表面的较低菲涅尔反射，较低指数玻璃可提供稍高的QE。
根据一个实施方式，织构化玻璃表面包含平均直径在100纳米至15微米范围的特征，例如，100nm至10微米，例如，100微米至5微米。根据一个实施方式，织构化玻璃表面包含平均直径在100纳米至2微米范围的特征，例如，250nm至1.5微米。
根据一个实施方式，织构化玻璃表面包含平均直径大于1.5微米的特征，且一些特征达到或者大于10微米。通常，只有当散射特征约为光波长的尺寸量级时，才会发生预期的散射。如图2A和2B的SEM图所示为极高织构化玻璃表面的例子。这些例子中的光散射织构化玻璃表面涂覆有TCO。
在一个实施方式中，所述光散射制品包含有具有特征的表面的玻璃板，其以一种可控的方式散射光从而增强了随后的活性硅层中的光吸收。由织构化玻璃表面提供的散射功能基本上不依赖于波长，在此例子中，所述织构化玻璃表面为研磨、磨光并蚀刻的玻璃板。此外，如图1所示，太阳能光谱的总散射>80％且浊度或者散射比（角度>2.5度的散射光强度与总正向光强度的比）大于85％。图1是具有图2A和2B中所示的宏观织构的示例性织构化玻璃表面的总透射率和漫透射率图。线10所示为总透射率。线14所示为漫透射率。
具有氧化铝颗粒的研磨介质的平均直径范围为0.5微米至10微米，例如2、3、5、7和9微米，且使用去离子水研磨和磨光玻璃板。磨料粒度为5、7和9的所得的织构化玻璃覆材的光散射性质没有观察到显著差异。
使用有凹槽的玻璃磨光垫以及用浆料研磨和磨光来制备示例性的未蚀刻的织构化玻璃表面，所述浆料包含磨料粒度约为平均直径2微米的氧化铝颗粒和去离子水。这些织构化表面的SEM图如图5A和6A所示。图8所示为通过研磨、磨光和蚀刻制得的具有诸如低(50-250nm)、中(250-500nm左右)和高(500nm-1微米)粗糙度的玻璃覆材的浊度图，分别如线15、16和17所示。可以用漫透射率比总透射率的散射比来描述浊度。图9所示为仅通过研磨和磨光制得的具有相似表面粗糙度的两种不同类型的玻璃的总透射率和漫透射率图。对于高纯度熔凝二氧化硅的总透射率和漫透射率分别如线20和22所示。对于钠钙玻璃的总透射率和漫透射率分别如线18和24所示。
还在5％HF/HCl溶液中进行了蚀刻时间范围为5分钟至90分钟的一系列测试。图10、11（5分钟蚀刻）和12（11分钟蚀刻）显示了具有织构化表面的研磨、磨光并蚀刻的玻璃覆材的BTDF，所述织构化表面分别为，例如低粗糙度（50-250nm）、中粗糙度（约250-500nm）和高粗糙度（500nm-1微米）。织构化表面的图如图5A和6A的SEM所示，且后续蚀刻的织构化表面的图如图5B和6B所示。对如图5A和6A所示的织构化表面用5％HF/HCl溶液分别蚀刻5分钟和11分钟，所得的织构化表面如图5B和6B所示。对示例性的低、中、高粗糙度表面进行Zygo测量。所述低粗糙度表面的平均rms粗糙度为123.4nm，标准差为26.5nm。所述中粗糙度表面的平均rms粗糙度为449.4nm，标准差为63.6nm。所述高粗糙度表面的平均rms粗糙度为713.1nm，标准差为9.3nm。理想的是总透射率高于85％且具有高漫透射率。中粗糙度和高粗糙度示例性织构化表面的相关长度为750nm至2微米。可以通过本文所述方法调节形貌和颗粒尺寸从而调节相关长度。
用氢氟酸（HF）：盐酸（HCl）；水为1：1：20比例的溶液对研磨并磨光的玻璃覆材蚀刻30、45、60和90分钟。所述HF和HCl是市售可得的化学品。与未蚀刻的研磨并磨光的玻璃覆材比较全光谱透射率。通过蚀刻增强了总透射率，而波长平坦显示了透射率不取决于波长，这两个性质都是有益的。对于30分钟蚀刻，相对于较长蚀刻时间漫散射增加，且总透射率没有损失，这也是有益的。对于15分钟蚀刻，观察到了类似的结果。这显示了蚀刻步骤对于优化透射率和散射的作用。图3是同一组样品在633nm波长下测得的角散射。
在633nm波长下测得的角散射的宽度的趋势随着蚀刻时间而减小。图4显示了蚀刻30分钟的示例性织构化玻璃覆材的双向透过率分布函数（BTDF）图。BTDF数据显示了织构化表面不依赖于波长的性质。
图13A和13B所示分别是蚀刻和未蚀刻的示例性光散射织构化玻璃覆材的总透射率和漫透射率图。线32和30显示了通过研磨和磨光并蚀刻制备的示例性光散射织构化覆材的总透射率和漫透射率图。线26和28显示了通过研磨和磨光制备的示例性光散射织构化覆材的总透射率和漫透射率图。
图14和15分别显示了具有高表面粗糙度（～0.5微米）的蚀刻和未蚀刻的显示器玻璃EagleXGTM的ccBTDF。
散射性质与具体表面织构间的精确物理连接无法用简单表征解释。表面织构通常可以用RMS粗糙度和相关长度表征。
对于具有如图2A和2B所示的宏观织构的示例性织构化玻璃表面进行AFM测量。较精细的结构用较高放大倍数的SEM图显示。特征中的较精细织构有利于散射的较高空间频率分量。这些示例性织构化表面的相关长度大于5微米。
另一个实施方式是光伏装置，所述光伏装置包含用上述方法制备的光散射织构化覆材。根据一个实施方式，所述光伏装置包括与覆材相邻的导电材料，以及与所述导电材料相邻的活性光伏介质。在一些实施方式中，所述导电材料是透明导电薄膜。在一个实施方式中，所述透明导电薄膜包含织构化表面。根据一个实施方式，所述活性光伏介质与透明导电薄膜物理接触。
根据一个实施方式，所述装置还包括对电极，所述对电极与所述活性光伏介质物理接触，并设置在所述活性光伏装置的相反表面上，作为导电材料。所述活性光伏介质可以包含多层。在一个实施方式中，活性光伏介质包含无定形硅、微晶硅或者它们的组合。
表面织构化透明导电氧化物（TCO）基材的光散射性质已经成为优化薄膜太阳能电池性能的过程中一个重要问题。由于μc-Si:H薄膜较a-Si:H薄膜的吸光系数较低，串联无定形硅/微晶硅（a-Si:H/μc-Si:H）光伏太阳能电池中的光俘获效果对于提供高量子效率十分重要。有效的光俘获不仅导致了较高短路电流(JSC)，还实现了较薄本征μc-Si:H和TCO层，所述层对于降低制备该太阳能电池的总成本特别重要。由于这些原因以及潜在的巨大市场机遇，a-Si:H/μc-Si:H串联光伏太阳能电池中的光俘获引起了显著的关注。
光散射还依赖于织构化玻璃表面（界面）的形貌。因此，这些薄膜太阳能电池中的光俘获的效率是基于粗糙界面处的光散射，使用具有织构化表面的覆材将所述光引入到太阳能电池中。通常，覆材构型中的a-Si:H太阳能电池使用了表面织构化的TCO接触层，通常是ZnO或者SnO2。然而，覆材和TCO都可以是表面织构化的，以达到最大化光俘获效果。我们为玻璃表面织构开发了化学机械方法，所述方法与织构化TCO一起提供了高Jsc并在a-Si:H/μc-Si:H串联太阳能电池中实现了较薄本征μc-Si:H和TCO层。
表面织构化玻璃作为覆材可以提升光俘获，从而提升薄膜Si-串联光伏太阳能电池中的量子效率。通过化学机械方法的表面织构可能引起该表面的光散射的增强，其可能引起Si-串联硅层的光俘获的增强。然而，对于有益于量子效率的表面粗糙度的数量级可能有限制。例如，太粗糙的表面可能引起太阳能电池的显著分流。图7A是根据示例性方法制备的涂覆有织构化玻璃覆材的透明导电氧化物的SEM图，是具有小孔36的粗糙表面的一个例子。这些小孔可能导致光伏电池中TCO的分流或者脱层。另一方面，过于光滑的表面，虽然仍能产生一些光散射，但是可能无法显著提升QE效率且成本非常高。图7B是根据示例性方法制备的且具有最佳粗糙度的涂覆有织构化玻璃覆材的透明导电氧化物的SEM图。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明应涵盖对本发明的修改和变化，只要这些修改和变化在所附权利要求及其等同方案的范围之内。
Claims (26)
1.一种制造光散射织构化覆材的方法，该方法包括：
提供玻璃板；以及
对玻璃板的表面进行研磨和磨光以在玻璃板的表面上形成特征，从而形成光散射织构化覆材。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：用酸蚀刻在经研磨和磨光的表面上的特征。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述蚀刻包括：将经研磨和磨光的表面与酸溶液接触，所述酸溶液包含氢氟酸、盐酸、水或者它们的组合。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸包含氢氟酸、盐酸和水，其比例为1：1：20。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨和磨光包括将研磨介质施加到磨光垫上，其中，所述研磨介质与玻璃板的表面接触。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磨光垫是包含选自下组的材料的板：不锈钢、玻璃、铜或者它们的组合。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述磨光垫具有织构化表面。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述研磨介质包含在水中的氧化铝颗粒。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述颗粒的平均直径为大于0至15微米。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征的平均直径为大于100纳米至15微米。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光散射织构化覆材的表面的RMS粗糙度为100nm至1.5微米，相关长度为500nm至2微米。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光散射织构化覆材的表面的RMS粗糙度为500nm至1.25微米，相关长度为750nm至1.6微米。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光散射织构化覆材的表面的RMS粗糙度为700nm至1微米，相关长度为800nm至1.2微米。
14.一种光散射织构化覆材，包含：包含具有特征的织构化表面的玻璃板，其中，所述织构化表面的RMS粗糙度为100nm至1.5微米，相关长度为500nm至2微米。
15.一种光散射织构化覆材，包含：包含具有特征的织构化表面的玻璃板，其中，所述织构化表面的RMS粗糙度为500nm至1.25微米，相关长度为750nm至1.6微米。
16.一种光散射织构化覆材，包含：包含具有特征的织构化表面的玻璃板，其中，所述织构化表面的RMS粗糙度为700nm至1微米，相关长度为800nm至1.2微米。
17.如权利要求14所述的光散射织构化覆材，其特征在于，所述玻璃板的厚度等于或小于4.0mm。
18.一种光伏装置，它包含权利要求14的方法制备的光散射覆材。
19.一种光伏装置，它包含权利要求1的方法制备的光散射覆材。
20.如权利要求19所述的光伏装置，其特征在于，该光伏装置包含：
与覆材相邻的导电材料;以及
与所述导电材料相邻的活性光伏介质。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述导电材料是透明导电膜。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述透明导电薄膜具有织构化的表面。
23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述活性光伏介质与所述透明导电薄膜物理接触。
24.如权利要求21所述的装置，其特征在于，该装置还包括对电极，所述对电极与所述活性光伏介质物理接触，并设置在所述活性光伏装置的相反表面上，作为导电材料。
25.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述活性光伏介质包含多个层。
26.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述活性光伏介质包含无定形硅、微晶硅或者它们的组合。
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