CN104966756A - 太阳能电池反射膜的双减反层结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池反射膜的双减反层结构及制备方法。其结构依次由上减反层、弹坑减反层和基地层组成。所述的中间的弹坑减反层上带有一个个弧形坡状的下凹形弹坑。上减反层复合在弹坑减反层的上表面，由底层膜与在其上面密布排列的颗粒构成，颗粒的表面具有绒面形状；底层膜和弹坑减反层的上表面复合成一体，之间共同形成下凹形弹坑。本发明制备的弹坑层，是采用PECVD技术沉积制备的，PECVD技术可以制备出均匀且性能稳定的弹坑层结构，且可控制性高，能很精确的控制减反层的厚度。本太阳能电池具有90％以上的高透射率；该减反层具体工艺简单，沉积时间快，耗能低，双层薄膜具有依次增大的折射率，可以对大面积工业生产提供可能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池，特别涉及太阳能电池结构中的反射膜及其制备方法。
背景技术
众所周知，光在两种介质的界面上传播会同时发生反射和折射。从能量的角度看，对于任何透明介质，光的能量并不会全部透过界面，而是总有一部分从界面上反射回来。例如在空气到PET基材的界面上正入射时，反射光能约占入射光能的6％。在实际应用中，有时候需要采用多层结构，这样会造成更大的光能损失。此外，这些反射光在显示过程中还会产生有害的杂光，影响成像的清晰度。为了避免这种情况，通常在表面镀上减反射膜(又称为增透膜)，它的主要作用是减少或消除光学膜散射和反射的杂光，增加柔性材料光学膜的透光量。
目前市场上的太阳能电池采用镀减反射膜的方法来减少电池对入射光的反射、钝化电池表面来提高电池的效率、寿命等，但是单层膜的减反效果及钝化效果不是十分理想，入射光损失仍然很大(单层膜的减反效果及钝化效果参见图1所示)。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种具有优良的超宽带减反射作用的太阳能电池双减反层膜结构及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种太阳能电池反射膜的双减反层结构，依次由上减反层、弹坑减反层和基地层组成。
所述的中间的弹坑减反层上带有一个个弧形坡状的下凹形弹坑。
弹坑减反层的厚度为50-60nm。每一弹坑的直径1-5μm，每一弹坑中心点与相邻弹坑中心点的距离为2-10μm。
所述的上减反层复合在弹坑减反层的上表面，由底层膜与在其上面密布排列的颗粒构成，颗粒的表面具有绒面形状；所述的底层膜和弹坑减反层的上表面复合成一体，之间共同形成一个个下凹形弹坑。
上减反层的厚度为20-30nm，所述的颗粒大小为10-15nm。
在弹坑减反层每一弹坑内的弧形表面也带有与上减反层相同的颗粒。
所述的颗粒最佳为金字塔形。
一种太阳能电池反射膜的双减反层结构的制备方法，其步骤为：
首先采用PECVD法在太阳能电池基地上沉积一层弹坑结构减反膜；弹坑内表面呈弧形坡状；然后再利用LPCVD法沉积制备具有绒面结构颗粒层的上减反膜；这样就获得了蓝黑色的减反层薄膜。
弹坑结构减反膜的材料为氮化硅或二氧化硅，沉积厚度50-60nm。
上减反膜的厚度为20-30nm，颗粒大小为10-15nm。
本发明减反结构具有的优势为：总厚度满足nd＝λ0/4，其中n减反膜平均折射率，λ0为入射波的波长；制备出来的减反膜在可见光范围内的单面反射率低于2.0-3.0％，具有90％以上的高透射率；该减反层具体工艺简单，沉积时间快，耗能低，并且由于双层薄膜具有依次增大的折射率，对基地结构有更好钝化效果，可以对大面积工业生产提供可能。本发明的优异效果是：
1、本发明适用于在各种太阳能电池钝化减反层，特别适用于晶硅和高效HIT太阳能电池。
2、本发明制备的弹坑层，是采用PECVD技术沉积制备的，PECVD技术可以制备出均匀且性能稳定的弹坑层结构，且可控制性高，能很精确的控制减反层的厚度。
3、本发明制备的上减反层，是采用LPCVD法制备的，由于LPCVD设备具体生长速度快，可控制性强特点，可以高速的生长出晶粒尺寸很小的具体一定绒面结构的薄层，而且可以通过掺杂少量微量元素可以大大改善其电学性能，并且其稳定性很好。
4、本发明所制备的双层减反结构，可以使其入射光在上“金字塔”上多次反射，从而增加其吸引率，实验证明，通过调整该减反层的厚度比例，可以制备出黑色的表层，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强光。
5、使用本发明制备的CIGS柔性薄膜电池，具备效率高，成本低，工艺步骤很简单等特点，更好的促进目前CIGS的发展及其大规模生产具体重要的参考价值。
附图说明
图1是现有技术的单层减反层结构示意图，
图2为本发明双层减反层结构示意图，
图3为入射光在本发明中的折射路线图。
图中：1、上减反层，2、弹坑减反层，3、基底。
具体实施方式
本发明涉及一种太阳能电池反射膜的双减反层结构，如图2所示，依次由上减反层1、弹坑减反层2和基地层3组成(上减反层、弹坑减反层也可称上减反膜、弹坑减反膜)。其中，中间的弹坑减反层2上带有一个个弧形坡状的下凹形弹坑，弹坑减反层2的厚度为50-60nm。每一弹坑的直径1-5μm，每一弹坑中心点与相邻弹坑中心点的距离为2-10μm。所述的上减反层1复合在弹坑减反层2的上表面，由底层膜与在其上面密布排列的颗粒构成，颗粒的表面具有绒面形状，其折射率较小。上减反层1的厚度为20-30nm。上减反层1与弹坑减反层2两者总厚度70-90nm。所述的底层膜和弹坑减反层2的上表面复合成一体，之间共同形成一个个下凹形弹坑。在弹坑减反层2每一弹坑内的弧形表面也带有与上减反层1相同的颗粒，所述的颗粒大小为10-15nm。作为如图2所示的最佳形式，所述的颗粒最佳为金字塔形。
由于弹坑减反层2的折射率较大，自身的消光系数大，会吸收一部分的短波，同时由于双层结构的膜在结构上的光学匹配性优于单层膜，从而减少了短波段的反射，沿着光入射的方向，膜的折射率增加，折射率越大，钝化效果越好，从而实现了双层膜减反、钝化双重效果的结合，这种结构特别是用在太阳能电池中具体重要的意义，特别是在晶硅和HIT电池应用中。
从图1中我们可以看出，单层减反层，在弹坑处具有多次反射吸引作用，但是反射次数远没有图2中双层减反层多；再者，在单层减反层结构中，平面部分没有绒面结构，这部分的反射率很高，而双层结构，这部分具有一定的多次吸收性能。
图3所示，其中折射率大小为n0＜n1＜n2。由于折射率由上往下逐渐变大，光发生折射时候，还往内侧，这样能避免光往外散发出去，能更好的进入电池吸收层，由于下弹坑层层膜2的折射率大，其对短波光的吸收作用加强，能更好的利用短波。并且有实验证明，折射率大的材料，其对电池的钝化效果越好。
本发明的制备方法是：首先采用PECVD法在太阳能电池基地上沉积一层弹坑结构减反膜(减反层)，如SiNx、SiO2等，都具有相应的弹坑结构，沉积厚度大约50-60nm。弹坑内表面呈弧形坡状。然后再利用LPCVD法沉积制备具有绒面结构的颗粒层的上减反膜，上减反膜的厚度为20-30nm，颗粒大小为10-15nm，具有绒面结构，这样就获得了蓝黑色的减反层薄膜。
Claims (10)
1.一种太阳能电池反射膜的双减反层结构，其特征在于：依次由上减反层、弹坑减反层和基地层组成。
2.根据权利要求1所述的双减反层结构，其特征在于：所述的中间的弹坑减反层上带有一个个弧形坡状的下凹形弹坑。
3.根据权利要求1或2所述的双减反层结构，其特征在于：弹坑减反层的厚度为50-60nm；每一弹坑的直径1-5μm，每一弹坑中心点与相邻弹坑中心点的距离为2-10μm。
4.根据权利要求1所述的双减反层结构，其特征在于：所述的上减反层复合在弹坑减反层的上表面，由底层膜与在其上面密布排列的颗粒构成，颗粒的表面具有绒面形状；所述的底层膜和弹坑减反层的上表面复合成一体，之间共同形成一个个下凹形弹坑。
5.根据权利要求4所述的双减反层结构，其特征在于：上减反层的厚度为20-30nm，所述的颗粒大小为10-15nm。
6.根据权利要求5所述的双减反层结构，其特征在于：在弹坑减反层每一弹坑内的弧形表面也带有与上减反层相同的颗粒。
7.根据权利要求4、5或6所述的双减反层结构，其特征在于：所述的颗粒最佳为金字塔形。
8.一种太阳能电池反射膜的双减反层结构的制备方法，其步骤为：
首先采用PECVD法在太阳能电池基地上沉积一层弹坑结构减反膜；弹坑内表面呈弧形坡状；然后再利用LPCVD法沉积制备具有绒面结构颗粒层的上减反膜；这样就获得了蓝黑色的减反层薄膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：弹坑结构减反膜的材料为氮化硅或二氧化硅，沉积厚度50-60nm。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：上减反膜的厚度为20-30nm，颗粒大小为10-15nm。
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