CN112259615A - 一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用 - Google Patents
一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112259615A CN112259615A CN202011016178.7A CN202011016178A CN112259615A CN 112259615 A CN112259615 A CN 112259615A CN 202011016178 A CN202011016178 A CN 202011016178A CN 112259615 A CN112259615 A CN 112259615A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- sio
- tio
- solar cell
- antireflection film
- 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
Links
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 46
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 9
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 5
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract description 15
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 62
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 57
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- UUDAMDVQRQNNHZ-UHFFFAOYSA-N (S)-AMPA Chemical compound CC=1ONC(=O)C=1CC(N)C(O)=O UUDAMDVQRQNNHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用。所述减反射膜由TiO2层、Si3N4层及SiO2层多次交替堆叠而成，TiO2层、Si3N4层及SiO2层的光学厚度分别为各层对应材料参考波长的0.1～0.25倍；其中TiO2层的折射率为2.5～2.7，Si3N4层的折射率为1.8～2.0，SiO2层的折射率为1.4～1.6。所述减反射膜在宽光谱范围内与太阳光谱有较好的匹配性(300～1400nm范围内平均反射率低至6.71％)，同时对GaAs太阳电池表面有较好的钝化作用，减反射效果较常规的减反射膜体系有所提升。
Description
技术领域
本发明属于光学薄膜技术领域，具体涉及一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用。
背景技术
GaAs太阳能电池因其对光吸收系数大，抗辐射能力强、光电转化效率高等优点，已逐渐成为航空航天空间能源的重要组成部分，其理论最高效率可达49.7％，有效工作波段为300～1400nm。(SUN L,ZHANG M,FANG X,et al.Recent progress of High-EfficiencyIII-V multijunction Solar Cells[C]//Photovoltaic SpecialistsConference.IEEE,2014.Florida:Ampa,2013:6.3-6.8.http://10.1109/PVSC.2013.6745061.)。通常情况下，太阳光照射在电池表面会有40％左右的能量被反射掉，为了减少这部分反射损耗，目前应用最为广泛、也最为重要的一道工序是在GaAs太阳电池表面镀制减反射膜来降低电池表面反射率，提高光的吸收率，减少能量损耗，提高电池转换效率。
减反射膜可以降低太阳能电池正表面的光反射，增加光吸收，达到提高电池光电转换效率的目的，目前常见的减反射膜主要为Al2O3、MgF2、HfO2、SiO2、TiO2、Si3N4等多种高低折射率材料匹配而成，制备工艺有物理法如电子束蒸发沉积、磁控溅射，化学法如等离子体气相沉积等。由于宇宙空间领域环境不确定性较大，GaAs太阳电池在空间领域的应用工况变得日益恶劣，因此开发一种可以适应恶劣工况的减反射膜成为了该领域研究的重点。
公布号为CN108336179A的中国专利申请公开了一种柔性空间用三结太阳电池减反射膜制备方法，利用电子束热蒸发和离子源辅助沉积相结合，常温条件下在太阳电池衬底沉积机构为SiO2(53nm)-TiO2(90nm)的双层可控折射率的减反射薄膜，其可控范围分别为(2.2～2.25)TiO2和1.44～1.46(SiO2)。该专利所涉及的技术内容无法解决前文中所提出的技术问题，主要原因如下：1、空间太阳电池的主要材质是Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，其材料特性与有机聚合物材料不同，电子束蒸发及离子源辅助沉积不可避免地会对半导体地结构带来损伤，导致太阳电池的光电转换效率受较大的影响。2、该组分薄膜的减反射效果在350-1800nm范围内震荡，平均反射率较高，宽光谱范围内与太阳电池的匹配性较差，实际应用中并无明确指导意义。
结合物理法与化学法制备多层减反射膜也是目前热门的研究方向之一，如公布号为CN103943691A的中国专利申请公开了一种采用射频磁控溅射(RF-Sputtered)和溶胶-凝胶(Sol-Gel)结合法制备了适用于太阳电池的自清洁三层减反射膜，结构为基底(透明材料)-SiO2(Sol-Gel)-TiO2(RF-Sputtered)-SiO2(RF-Sputtered)，该发明涉及的三层减反射膜具有良好的机械性能和一定的自清洁特性，然而薄膜是以800-900nm为参考波长区的λ/4-λ/2-λ/4规整膜系设计，其透过波谱在可见光区域不稳定，宽光谱范围内整体增透性较差，与实际应用存在一定的差距。
因此，现有的空间领域太阳电池存在工况恶劣、宽光谱范围内平均反射率高的缺点。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜。
本发明的另一目的在于提供上述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，由TiO2层、Si3N4层及SiO2层多次交替堆叠而成，TiO2层、Si3N4层及SiO2层的光学厚度分别为TiO2、Si3N4及SiO2材料(各层对应材料)参考波长的0.1～0.25倍；其中TiO2层的折射率为2.5～2.7，Si3N4层的折射率为1.8～2.0，SiO2层的折射率为1.4～1.6。
所述TiO2层即H层(高折射率层)，Si3N4层即M层(中折射率层)，SiO2层即L层(低折射率层)。
优选地，所述TiO2层的层数为1层，所述Si3N4层及SiO2层的层数均为2层。
优选地，所述空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜由TiO2层、Si3N4层、SiO2层、Si3N4层和SiO2层依次叠加而成，其中TiO2层与衬底接触，最后一个SiO2层与入射介质(太阳光)接触。
优选地，所述TiO2层的厚度为38～42nm，与TiO2层接触的Si3N4层的厚度为48～52nm，另一Si3N4层的厚度为18～22nm，与入射介质接触的SiO2层的厚度为93～97nm，另一SiO2层的厚度为30～34nm。
上述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法，在GaAs衬底表面，采用射频磁控溅射沉积和等离子体增强化学气相沉积法结合的方法多次交替沉积TiO2层、Si3N4层及SiO2层。
优选地，所述TiO2层、Si3N4层及SiO2层均沉积完成后还可进行退火处理。
更优选地，所述退火处理的温度为500～750℃，时间为5～30min。
更优选地，所述退火处理在N2流量500sccm的条件下进行。
优选地，所述TiO2层的沉积工艺参数为：采用磁控溅射沉积法，选择射频电源，在真空度为3×10-2Pa～4.5×10-2Pa、衬底的温度为室温、工件盘转速为5rpm条件下溅射30min，其中靶材为TiO2靶材。
更优选地，所述TiO2靶材的纯度99.9％，形状为直径60mm、厚度5mm的圆形状。
优选地，所述Si3N4、SiO2层的沉积工艺参数为：采用等离子体增强化学气相沉积法，在氮气流量为800sccm、氨气流量为12sccm、硅烷流量为300sccm、沉积温度为250℃、沉积功率为50W、沉积压力为850mTorr的条件下沉积Si3N4层，其中与TiO2层接触的Si3N4层的沉积时间为140～160s，另一Si3N4层的沉积时间为50～70s；采用等离子体增强化学气相沉积法，在氮气流量为400sccm、硅烷流量为400sccm、一氧化二氮流量为1000sccm、沉积温度为250℃、沉积功率为50W、沉积压力为850mTorr的条件下沉积SiO2层，其中与入射介质接触的SiO2层的沉积时间为100～106s，另一SiO2层的沉积时间为30～36s。
上述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜在空间用GaAs太阳电池中的应用。
本发明结合物理法与化学法，以GaAs为衬底，采用射频磁控溅射沉积和等离子体增强化学气相沉积法结合制备TiO2层、Si3N4层及SiO2层多次交替堆叠而成的叠层减反射膜，该减反射膜在宽光谱范围内与太阳光谱有较好的匹配性，同时对GaAs太阳电池表面有较好的钝化作用，减反射效果较现有的减反射膜体系有所提升。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明在传统的单层或双层高低折射率材料匹配的减反射膜体系基础上，引入介于高低折射率间的中折射率材料，利用低折射率二氧化硅-中折射率氮化硅-低折射率二氧化硅-中折射率氮化硅-高折射率二氧化钛构成叠层减反射膜，降低了太阳电池表面的光学损耗，提高了其对太阳光谱的吸收率。相比现有的减反射膜膜系，本发明中的叠层减反射膜系结构能够实现较高的宽带减反效果，在300～1400nm范围内平均反射率可达5％左右。
(2)本发明在常温下进行TiO2薄膜的溅射沉积，既保证减反射膜具有满足要求的折射率又保证减反射膜具有足够的附着度；采用等离子体增强化学气相沉积技术制备SiO2和Si3N4薄膜，能够增加减反射膜膜层的聚集密度和牢固度，并使薄膜的折射率满足设计要求。
附图说明
图1为本发明制备的宽光谱范围减反射膜结构示意图。
图2为实施例1中叠层减反射膜截面的扫描电镜图。
图3为实施例1～5的反射率曲线对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例中所得TiO2层的折射率均为2.5～2.7，Si3N4层的折射率均为1.8～2.0，SiO2层的折射率均为1.4～1.6。
实施例1
本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：
(1)将2英寸的GaAs衬底(350±25μm，晶向<100>，苏州研材微纳科技有限公司)依次置于没过衬底的丙酮(分析纯)、异丙醇(分析纯)、无水乙醇(分析纯)中各超声处理5min，超声处理后采用去离子水清洗样品表面残留的液体；将清洗完毕的衬底使用氮气喷枪吹净表面残存的小液滴，并置于恒温烘烤机(＞100℃)上烘烤5min完成样品的预处理。
(2)将干燥完成的衬底使用胶带固定在磁控溅射设备工件盘上，关闭真空室并抽真空至预定条件，所述TiO2薄膜工艺参数为：磁控溅射沉积TiO2薄膜时采用射频电源，真空度保持为4×10-2Pa，沉积时衬底的温度为室温(～25℃)，靶材为纯度99.9％、直径60mm、厚度5mm的圆形状TiO2靶材，工件盘转速设置为5rpm，溅射时间为30min，厚度控制在38～42nm。
(3)将镀制得到TiO2薄膜的衬底转移至等离子体增强化学气相沉积室中，腔体经过空跑预处理，确保无任何杂质生成，依次沉积Si3N4薄膜、SiO2薄膜、Si3N4薄膜和SiO2薄膜，其中Si3N4、SiO2薄膜工艺参数为：沉积Si3N4薄膜时，氮气流量800sccm，氨气流量12sccm，硅烷流量300sccm，沉积温度250℃，沉积功率50W，沉积压力850mTorr，与TiO2层接触的Si3N4层的沉积时间为150s，另一Si3N4层的沉积时间为60s；沉积SiO2薄膜时，氮气流量400sccm，硅烷流量400sccm，一氧化二氮流量1000sccm，沉积温度250℃，沉积功率50W，沉积压力850mTorr，与入射介质接触的SiO2层的沉积时间为104s，另一SiO2层(两面均与Si3N4薄膜相连接)的沉积时间为35s。
将本实施例所得TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2减反射膜利用分光光度计测量太阳电池在300nm～1400nm范围内的反射率曲线，平均反射率约为9.85％，满足设计和使用要求。
本实施例1中所得叠层减反射膜的截面的扫描电镜图如图2所示。
实施例2
本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：
步骤(1)～(3)与实施例1相同；
(4)将所制得的TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2薄膜转移至快速退火炉(RTP-CT150M)的石墨托盘中进行退火处理，所述退火工艺参数为：退火温度500℃，时间5min，N2流量500sccm。
将本实施例所得TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2减反射膜利用分光光度计测量太阳电池在300nm～1400nm范围内的反射率曲线，平均反射率约为9.62％，满足设计和使用要求。
实施例3
本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：
步骤(1)～(3)与实施例1相同；
(4)将所制得的TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2薄膜转移至快速退火炉(RTP-CT150M)的石墨托盘中进行退火处理，所述退火工艺参数为：退火温度750℃，时间5min，N2流量500sccm。
将本实施例所得TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2减反射膜利用分光光度计测量太阳电池在300nm～1400nm范围内的反射率曲线，平均反射率约为8.71％，满足设计和使用要求。
实施例4
本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：
步骤(1)～(3)与实施例1相同；
(4)将所制得的TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2薄膜转移至真空热压炉(HP 12×12×12)的真空室中进行退火处理，所述退火工艺参数为：退火温度500℃，时间30min，N2流量500sccm。
将本实施例所得TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2减反射膜利用分光光度计测量太阳电池在300nm～1400nm范围内的反射率曲线，平均反射率约为9.55％，满足设计和使用要求。
实施例5
本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：
步骤(1)～(3)与实施例1相同；
(4)将所制得的TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2薄膜转移至真空热压炉(HP 12×12×12)的真空室中进行退火处理，所述退火工艺参数为：退火温度750℃，时间30min，N2流量500sccm。
将本实施例所得TiO2-Si3N4-SiO2-Si3N4-SiO2减反射膜利用分光光度计测量太阳电池在300nm～1400nm范围内的反射率曲线，平均反射率约为6.71％，满足设计和使用要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，其特征在于，由TiO2层、Si3N4层及SiO2层多次交替堆叠而成，TiO2层、Si3N4层及SiO2层的光学厚度分别为各层对应材料参考波长的0.1～0.25倍；其中TiO2层的折射率为2.5～2.7，Si3N4层的折射率为1.8～2.0，SiO2层的折射率为1.4～1.6。
2.根据权利要求1所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，其特征在于，所述TiO2层的层数为1层，所述Si3N4层及SiO2层的层数均为2层。
3.根据权利要求2所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，其特征在于，所述空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜由TiO2层、Si3N4层、SiO2层、Si3N4层和SiO2层依次叠加而成，其中TiO2层与衬底接触，最后一个SiO2层与入射介质接触。
4.根据权利要求3所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，其特征在于，所述TiO2层的厚度为38～42nm，与TiO2层接触的Si3N4层的厚度为48～52nm，另一Si3N4层的厚度为18～22nm，与入射介质接触的SiO2层的厚度为93～97nm，另一SiO2层的厚度为30～34nm。
5.权利要求1～4任一项所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法，其特征在于，在GaAs衬底表面，采用射频磁控溅射沉积和等离子体增强化学气相沉积法结合的方法多次交替沉积TiO2层、Si3N4层及SiO2层。
6.根据权利要求5所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法，其特征在于，所述TiO2层的沉积工艺参数为：采用磁控溅射沉积法，选择射频电源，在真空度为3×10-2Pa～4.5×10-2Pa、衬底的温度为室温、工件盘转速为5rpm条件下溅射30min，其中靶材为TiO2靶材。
7.根据权利要求5所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法，其特征在于，所述Si3N4、SiO2层的沉积工艺参数为：采用等离子体增强化学气相沉积法，在氮气流量为800sccm、氨气流量为12sccm、硅烷流量为300sccm、沉积温度为250℃、沉积功率为50W、沉积压力为850mTorr的条件下沉积Si3N4层，其中与TiO2层接触的Si3N4层的沉积时间为140～160s，另一Si3N4层的沉积时间为50～70s；采用等离子体增强化学气相沉积法，在氮气流量为400sccm、硅烷流量为400sccm、一氧化二氮流量为1000sccm、沉积温度为250℃、沉积功率为50W、沉积压力为850mTorr的条件下沉积SiO2层，其中与入射介质接触的SiO2层的沉积时间为100～106s，另一SiO2层的沉积时间为30～36s。
8.根据权利要求5所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法，其特征在于，所述TiO2层、Si3N4层及SiO2层均沉积完成后还可进行退火处理。
9.根据权利要求8所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为500～750℃，时间为5～30min。
10.权利要求1～4任一项所述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜在空间用GaAs太阳电池中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011016178.7A CN112259615A (zh) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011016178.7A CN112259615A (zh) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112259615A true CN112259615A (zh) | 2021-01-22 |
Family
ID=74231222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011016178.7A Pending CN112259615A (zh) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112259615A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113737145A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-03 | 中国科学院半导体研究所 | 一种反射率可调节的半导体激光器腔面膜的制备方法 |
| JP7194302B1 (ja) | 2021-08-20 | 2022-12-21 | 上海晶科緑能企業管理有限公司 | 太陽電池及び光起電力モジュール |
| US11784266B2 (en) | 2021-09-10 | 2023-10-10 | Shanghai Jinko Green Energy Enterprise Management Co., Ltd. | Solar cell, method for preparing same and solar cell module |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202167497U (zh) * | 2011-08-08 | 2012-03-14 | 江苏伯乐达光伏有限公司 | 晶硅太阳能电池 |
| CN102610663A (zh) * | 2011-01-25 | 2012-07-25 | 东方电气集团(宜兴)迈吉太阳能科技有限公司 | 单晶硅太阳能电池用叠层减反射膜 |
| CN103017383A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-04-03 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种颜色可调的太阳能选择性吸收膜系及其制备方法 |
| CN105261659A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-01-20 | 天津三安光电有限公司 | 太阳能电池及其制备方法 |
| CN206650094U (zh) * | 2016-12-30 | 2017-11-17 | 西安科锐盛创新科技有限公司 | GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池 |
| CN209065758U (zh) * | 2018-11-14 | 2019-07-05 | 四川南玻节能玻璃有限公司 | 一种多功能型复合膜及其镀膜产品 |
-
2020
- 2020-09-24 CN CN202011016178.7A patent/CN112259615A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102610663A (zh) * | 2011-01-25 | 2012-07-25 | 东方电气集团(宜兴)迈吉太阳能科技有限公司 | 单晶硅太阳能电池用叠层减反射膜 |
| CN202167497U (zh) * | 2011-08-08 | 2012-03-14 | 江苏伯乐达光伏有限公司 | 晶硅太阳能电池 |
| CN103017383A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-04-03 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种颜色可调的太阳能选择性吸收膜系及其制备方法 |
| CN105261659A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-01-20 | 天津三安光电有限公司 | 太阳能电池及其制备方法 |
| CN206650094U (zh) * | 2016-12-30 | 2017-11-17 | 西安科锐盛创新科技有限公司 | GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池 |
| CN209065758U (zh) * | 2018-11-14 | 2019-07-05 | 四川南玻节能玻璃有限公司 | 一种多功能型复合膜及其镀膜产品 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7194302B1 (ja) | 2021-08-20 | 2022-12-21 | 上海晶科緑能企業管理有限公司 | 太陽電池及び光起電力モジュール |
| JP2023029209A (ja) * | 2021-08-20 | 2023-03-03 | 上海晶科緑能企業管理有限公司 | 太陽電池及び光起電力モジュール |
| US11664467B2 (en) | 2021-08-20 | 2023-05-30 | Shanghai Jinko Green Energy Enterprise Management Co., Ltd. | Solar cell and photovoltaic module |
| CN113737145A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-03 | 中国科学院半导体研究所 | 一种反射率可调节的半导体激光器腔面膜的制备方法 |
| US11784266B2 (en) | 2021-09-10 | 2023-10-10 | Shanghai Jinko Green Energy Enterprise Management Co., Ltd. | Solar cell, method for preparing same and solar cell module |
| AU2022291584B2 (en) * | 2021-09-10 | 2024-02-01 | Shanghai Jinko Green Energy Enterprise Management Co., Ltd. | Solar cell, method for preparing same and solar cell module |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112259615A (zh) | 一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用 | |
| KR101194257B1 (ko) | 광대역 반사방지 다층코팅을 갖는 태양전지용 투명 기판 및 그 제조방법 | |
| KR101717409B1 (ko) | 태양 전지 패널의 인라인 제조 방법 | |
| CN101666557B (zh) | 一种非真空太阳光谱选择性吸收膜层及其制备方法 | |
| EP2954265B1 (en) | A hybrid multilayer solar selective coating for high temperature solar thermal applications and a process for the preparation thereof | |
| WO2001094989A1 (fr) | Substrat transparent comportant un revetement antireflet | |
| WO2019214037A1 (zh) | 一种曲面镀膜板及其制备方法和一种太阳能组件 | |
| CN102723370A (zh) | 一种用于太阳能电池的宽光谱多层减反钝化膜 | |
| US20120167971A1 (en) | Textured coating for thin-film solar cells and/or methods of making the same | |
| EP2497124A2 (en) | High haze transparent contact including insertion layer for solar cells, and method of making the same | |
| CN111574071B (zh) | 一种高透过宽色系盖板玻璃的制备方法 | |
| CN112071930A (zh) | 光伏建筑一体化用蓝色盖板玻璃及其制备方法 | |
| CN112047642A (zh) | 光伏建筑一体化用黄色盖板玻璃及其制备方法 | |
| KR101194258B1 (ko) | 광대역 반사방지 다층코팅을 갖는 태양전지용 투명 기판 및 그 제조방법 | |
| JP2002363744A (ja) | 多層膜製造装置および製造方法 | |
| KR101456220B1 (ko) | 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판 및 그 제조방법 | |
| US20110056549A1 (en) | Thin-film solar module and method of making | |
| US10115843B2 (en) | Broadband antireflection coatings under coverglass using ion gun assisted evaporation | |
| CN113502451B (zh) | 一种基于磁控溅射的GaAs太阳能电池用减反射膜及其制备方法与应用 | |
| CN216250749U (zh) | 一种古铜色前板玻璃及其光伏组件 | |
| CN112490297B (zh) | 一种空间三结砷化镓太阳电池用三层减反射膜及其制备方法 | |
| WO2017107181A1 (zh) | 增透膜及其制备方法 | |
| CN108336179B (zh) | 一种柔性空间用三结太阳电池减反射膜制备方法 | |
| KR102261133B1 (ko) | 반사방지 코팅층을 가지는 투명기판 및 그 제조방법 | |
| KR101543604B1 (ko) | 태양전지용 반사방지막 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210122 |