CN112271227A - 一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片 - Google Patents
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Abstract
一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，包括：减反射膜、玻璃盖片、连接胶、栅线、太阳电池和金属纳米颗粒，其中，所述玻璃盖片具有相对的第一面和第二面，所述玻璃盖片的第一面接收外界入射光而第二面通过所述连接胶与所述太阳电池连接，所述减反射膜覆盖所述玻璃盖片的第一面，所述金属纳米颗粒设置于所述玻璃盖片的第二面，所述栅线与所述太阳电池连接，并通过所述连接胶和所述玻璃盖片连接。本申请提供的一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，提供了一种制备工艺简单、适用于空间用太阳电池并通过降低细栅遮挡损失从而增加电池转换效率的玻璃盖片。
Description
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片。
背景技术
Mie在1908年根据电磁理论发现了单色平面波经过均匀球体散射的严格解，从而可以推算出光线经过球面金属时发生的散射现象。Catchpole KR等人在2008年对金属纳米颗粒在太阳电池表面的表面等离子体共振进行了分析，证明金属纳米颗粒对入射光的散射作用有助于增加入射光在太阳电池内部的光程，从而增加太阳电池转换效率。表面等离子体共振现象已经在纳米天线、超材料以及非线性光学、太阳电池等领域中有所应用。
研究证明，金属纳米颗粒的散射截面远大于其几何截面，例如，空气中银金属纳米颗粒散射界面大约为其几何截面的10倍。在硅太阳电池中，由于硅的吸收系数较小，因此通过表面等离子体共振现象，可以有效延长入射光在硅中的传播路程，有利于硅太阳电池效率的提升，该应用在CN102332477A专利中有所体现。
由于空间用太阳电池单位重量、单位体积的发射成本较高，因此提高转换效率是空间用太阳电池的重要发展途径。然而，由于空间用太阳电池采用更高吸收系数的太阳电池材料，基体厚度非常薄，增加光在太阳电池内传播路程这种方式无法有效提升太阳电池转换效率。
除在太阳电池上的工艺设计外，在专利CN201811626616.4中提到了以制备玻璃盖片花纹方式将入射光进行折射从而增加入射光吸收以提高转换效率的方式。然而，在空间用太阳电池中，由于玻璃盖片厚度一般不超过200微米，不适合进一步机械加工，因此这种方式实现难度较大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，包括：减反射膜、玻璃盖片、连接胶、栅线、太阳电池和金属纳米颗粒，其中，所述玻璃盖片具有相对的第一面和第二面，所述玻璃盖片的第一面接收外界入射光而第二面通过所述连接胶与所述太阳电池连接，所述减反射膜覆盖所述玻璃盖片的第一面，所述金属纳米颗粒设置于所述玻璃盖片的第二面，所述栅线与所述太阳电池连接，并通过所述连接胶和所述玻璃盖片连接。
优选地，所述玻璃盖片为单面抛光玻璃盖片，所述减反射膜设置于所述玻璃盖片的抛光面上。
优选地，所述减反射膜蒸镀形成于所述玻璃盖片的抛光面上。
优选地，所述玻璃盖片为双面抛光玻璃盖片，所述减反射膜设置于所述玻璃盖片上与所述连接胶相对的抛光面上。
优选地，通过HF清洗方式对所述玻璃盖片进行粗糙化处理。
优选地，所述减反射膜为单层氟化镁薄膜。
优选地，所述金属纳米颗粒由电介质纳米颗粒替代。
优选地，通过物理气相沉积方式在所述玻璃盖片的第二面沉积制备形成所述金属纳米颗粒。
优选地，在所述物理气相沉积进行时或所述物理气相沉积结束后对所述金属纳米颗粒进行热处理。
优选地，通过纳米压印转移方式在所述玻璃盖片的第二面沉积制备形成所述金属纳米颗粒。
本申请提供的一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，提供了一种制备工艺简单、适用于空间用太阳电池并通过降低细栅遮挡损失从而增加电池转换效率的玻璃盖片。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1，在本申请实施例中，本申请提供了一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，包括：减反射膜5、玻璃盖片6、连接胶7、栅线8、太阳电池9和金属纳米颗粒10，其中，所述玻璃盖片6具有相对的第一面和第二面，所述玻璃盖片6的第一面接收外界入射光而第二面通过所述连接胶7与所述太阳电池9连接，所述减反射膜5覆盖所述玻璃盖片6的第一面，所述金属纳米颗粒10设置于所述玻璃盖片6的第二面，所述栅线8与所述太阳电池9连接，并通过所述连接胶7和所述玻璃盖片6连接。
当使用此提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片时，第一入射光1经过减反射膜5进入玻璃盖片6中，并经过金属纳米颗粒10的散射效应得到第二入射光2，第二入射光2照射到栅线8发生散射后再反向射向金属纳米颗粒10，并经由金属纳米颗粒10的散射效应之后得到第一反射光3和第二反射光4，第一反射光3和第二反射光4经过减反射膜5的反射后以斜入射方式进入太阳电池9，从而被太阳电池9吸收。当散射角度超45°时，300nm-1800nm波长的光线将达到全反射，最终将全部入射到太阳电池9内部。由于玻璃盖片6和连接胶7的折射率非常接近，可以忽略玻璃盖片6和连接胶7之间的光反射。
在本申请实施例中，所述玻璃盖片6为单面抛光玻璃盖片，所述减反射膜5设置于所述玻璃盖片6的抛光面上。所述减反射膜5蒸镀形成于所述玻璃盖片6的抛光面上。玻璃盖片6的抛光面朝向入射光1，减反射膜5蒸镀形成于玻璃盖片6的抛光面上。
在本申请实施例中，所述玻璃盖片6为双面抛光玻璃盖片，所述减反射膜5设置于所述玻璃盖片6上与所述连接胶7相对的抛光面上。双面抛光玻璃盖片中的一面抛光面与连接胶7连接，而另一抛光面与连接胶7相对，并朝向入射光1，减反射膜5蒸镀形成于玻璃盖片6中与连接胶7相对的抛光面上。
在本申请实施例中，通过HF清洗方式对所述玻璃盖片6进行粗糙化处理。
在本申请实施例中，所述减反射膜5为单层氟化镁薄膜。
在本申请实施例中，所述金属纳米颗粒10由电介质纳米颗粒替代。
在本申请实施例中，通过物理气相沉积方式在所述玻璃盖片6的第二面沉积制备形成所述金属纳米颗粒10。
在本申请实施例中，在所述物理气相沉积进行时或所述物理气相沉积结束后对所述金属纳米颗粒10进行热处理。
在本申请实施例中，通过纳米压印转移方式在所述玻璃盖片6的第二面沉积制备形成所述金属纳米颗粒10。
下面以空间用三结GaInP/GaInAs/Ge太阳电池新型玻璃盖片为具体实施例对本申请进行详细描述。
(1)减反射膜制备
采用单面抛光玻璃盖片6，首先用浓硫酸对玻璃盖片6进行脱水处理，之后采用氢氟酸对玻璃盖片6进行前处理，处理结束后用去离子水冲洗干净，并采用热风吹干。玻璃盖片6放入真空腔室，蒸镀氟化镁减反射膜5。蒸镀完毕后取出。
(2)金属纳米颗粒10制备
采用丙酮、无水乙醇清洗蒸镀有氟化镁减反射膜5的玻璃盖片6，用去离子水清洗干净；采用无磨损的夹具将玻璃盖片6放入真空室。之后抽真空至1E-5Pa，采用离子束蒸镀方式蒸镀Au纳米颗粒，蒸镀速度控制在0.5nm/s，蒸镀时间为20s，蒸镀过程中保持衬底温度为150℃，之后在N2气氛下以及260℃温度环境下进行快速热处理15min。Au纳米颗粒的尺寸应为100nm左右。
(3)玻璃盖片的储存和使用
玻璃盖片6制备完成后，放置在氮气柜中保存，保持承载面清洁，避免污染金属纳米颗粒10表面。玻璃盖片6与太阳电池9的粘接时，应保证蒸镀有金属纳米颗粒10的一面通过连接胶7与太阳电池9上表面连接，减反射膜5朝向空气/真空方向。
本申请提供的一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，提供了一种制备工艺简单、适用于空间用太阳电池并通过降低细栅遮挡损失从而增加电池转换效率的玻璃盖片。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，包括：减反射膜(5)、玻璃盖片(6)、连接胶(7)、栅线(8)、太阳电池(9)和金属纳米颗粒(10)，其中，所述玻璃盖片(6)具有相对的第一面和第二面，所述玻璃盖片(6)的第一面接收外界入射光而第二面通过所述连接胶(7)与所述太阳电池(9)连接，所述减反射膜(5)覆盖所述玻璃盖片(6)的第一面，所述金属纳米颗粒(10)设置于所述玻璃盖片(6)的第二面，所述栅线(8)与所述太阳电池(9)连接，并通过所述连接胶(7)和所述玻璃盖片(6)连接。
2.根据权利要求1所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，所述玻璃盖片(6)为单面抛光玻璃盖片，所述减反射膜(5)设置于所述玻璃盖片(6)的抛光面上。
3.根据权利要求2所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，所述减反射膜(5)蒸镀形成于所述玻璃盖片(6)的抛光面上。
4.根据权利要求1所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，所述玻璃盖片(6)为双面抛光玻璃盖片，所述减反射膜(5)设置于所述玻璃盖片(6)上与所述连接胶(7)相对的抛光面上。
5.根据权利要求4所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，通过HF清洗方式对所述玻璃盖片(6)进行粗糙化处理。
6.根据权利要求1-4中任一所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，所述减反射膜(5)为单层氟化镁薄膜。
7.根据权利要求1所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，所述金属纳米颗粒(10)由电介质纳米颗粒替代。
8.根据权利要求1所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，通过物理气相沉积方式在所述玻璃盖片(6)的第二面沉积制备形成所述金属纳米颗粒(10)。
9.根据权利要求8所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，在所述物理气相沉积进行时或所述物理气相沉积结束后对所述金属纳米颗粒(10)进行热处理。
10.根据权利要求1所述的提高空间用太阳电池转换效率的玻璃盖片，其特征在于，通过纳米压印转移方式在所述玻璃盖片(6)的第二面沉积制备形成所述金属纳米颗粒(10)。
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