CN201956361U - 一种用于薄膜太阳能电池的减反射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于薄膜太阳能电池的减反射系统，采用多孔SiO₂薄膜作为顶板玻璃上表面的减反射膜，采用Si₂O_4-3xN_2x梯度膜作为顶板玻璃(或胶合层)与透明导电膜之间界面的减反射膜，在顶板玻璃(或胶合层)与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜界面，x＝0，在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜界面处，0.6＜x＜1.2。本实用新型的减反射系统有效降低入射光在透明防护层的各个界面的反射率，相对于传统未采用减反射的透明防护层，本实用新型使进入透明导电膜的光强增加了5.31％。本实用新型还公开了具有上述的减反射系统的薄膜太阳能电池，进入其光电转换层的入射光的强度增加，其光电转换效率提高。

Description

一种用于薄膜太阳能电池的减反射系统

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种用于薄膜太阳能电池的减反射系统。

背景技术

目前，商品化的薄膜太阳能电池主要包括硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池，其工作原理为：利用光电转换层吸收入射的太阳光，并通过光伏效应把吸收的太阳光中的一部分能量转换为电能。因此，为了提高薄膜太阳能电池的光电转换效率，就要尽量降低入射光在进入光电转换层之前的损耗，特别是降低入射光在透明防护层的各个界面的反射。

通常，薄膜太阳能电池的结构如图1(a)所示，为：顶板玻璃111/透明导电膜112/光电转换层113/背电极114/胶合层115/背板玻璃116，其中顶板玻璃111为透明防护层。薄膜太阳能电池的另一种结构如图1(b)所示，为：顶板玻璃121/胶合层125/透明导电膜122/光电转换层123/背电极124/背板玻璃126，其中顶板玻璃121和胶合层125为透明防护层。由于顶板玻璃的光学参数与空气的光学参数偏差较大，因此入射光到达顶板玻璃表面时会发生反射，其反射率约为4％；由于胶合层的光学参数和顶板玻璃的光学参数比较接近，因此入射光在胶合层和顶板玻璃之间界面上的反射率较低，通常可以忽略不计。由于顶板玻璃的光学参数和透明导电膜的光学参数偏差较大，因此，入射光在顶板玻璃/透明导电膜界面的反射率较大；同样，由于胶合层的光学参数与透明导电膜的光学参数偏差较大，入射光在胶合层/透明导电膜界面的反射率较大。400nm至800nm是太阳辐射最强的波段，同时也是薄膜太阳能电池光谱响应最强的区域，该波长范围内的入射光在顶板玻璃/透明导电膜界面以及胶合层/透明导电膜界面的反射率为1％～3％。入射光在透明防护层(顶板玻璃和胶合层)的反射使进入透明导电膜和光电转换层的太阳光的强度降低，导致器件的光电转 换效率和输出的电能下降。

降低入射光在器件表面或界面的反射的主要方法是在器件的表面或界面制备减反射膜。目前，已有不少研究机构开展了顶板玻璃表面的减反射膜的研究和开发工作，并取得了相当大的进步。但顶板玻璃表面的减反射膜只能减小顶板玻璃表面的反射率，而无法降低入射光在顶板玻璃与透明导电膜之间界面的反射率，也无法降低入射光在胶合层与透明导电膜之间界面的反射率。

虽然降低入射光在顶板玻璃与透明导电膜之间界面的反射率，以及降低入射光在胶合层与透明导电膜之间界面的反射率对提高薄膜太阳能电池的光电转换效率有显著的效果，但对这两个界面的减反射膜的研究和开发尚未引起人们的广泛注意，而且尚未找到能够实现此功能的理想结构。

发明内容

本实用新型提供了一种能有效降低入射光在透明防护层的各个界面的反射的减反射膜系统，用于薄膜太阳能电池中，能增加进入光电转换层的入射光的强度，提高薄膜太阳能电池的光电转换效率。

一种用于薄膜太阳能电池的减反射系统，包括：由上至下依次构成的顶板玻璃、Si₂O_4-3xN_2x梯度膜和透明导电膜，其中，在顶板玻璃与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜界面，x＝0，在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜的界面处，0.6＜x＜1.2；

或者，

包括：由上至下依次构成的顶板玻璃、胶合层、Si₂O_4-3xN_2x梯度膜和透明导电膜，其中，在胶合层与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜界面，x＝0，在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜的界面处，0.6＜x＜1.2。

优选的技术方案中，还包括：设在所述的顶板玻璃的上表面的多孔SiO₂薄膜。

优选的技术方案中，在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜的界面处，0.9＜x＜1.1，最佳优选x＝1。

优选的技术方案中，所述的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的厚度范围为30～1500nm，最佳优选厚度为120nm。

优选的技术方案中，所述的多孔SiO₂薄膜厚度为100～120nm，孔隙体积占薄膜总体积的35％～60％。

进一步优选的技术方案中，所述的多孔SiO₂薄膜中，孔隙体积占薄膜总体积的42％～51％，最佳优选为孔隙体积占薄膜总体积的45.61％。

由于薄膜太阳能电池的光谱响应范围通常为300nm～1100nm，其中，400nm～800nm是光谱响应最强的区域，也是太阳辐射最强的区域，因此，本实用新型采取由SiO₂与Si₃N₄混合材料构成的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜以减小透明防护层对300nm～1100nm波长范围内的入射光，特别是400nm～800nm波长范围内的入射光的反射率，以提升薄膜太阳能电池的光电转换效率。

由SiO₂与Si₃N₄混合材料构成的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜中，Si₃N₄的质量百分数C与x的关系为：

$C=\frac{5.008x}{7.521-0.788x}---\left(1\right)$

Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的折射率n与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜中Si₃N₄的质量百分数C的关系为：

$n=\sqrt{\frac{\frac{n_L^2}{{\mathrm{\ρ}}_L}(\frac{1}{C}-1)+\frac{n_H^2(n_L^2+2)}{{\mathrm{\ρ}}_H(n_H^2+2)}}{\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_L}(\frac{1}{C}-1)+\frac{(n_L^2+2)}{{\mathrm{\ρ}}_H(n_H^2+2)}}}---\left(2\right)$

其中，n_L为SiO₂的折射率，ρ_L为SiO₂的密度，n_H为Si₃N₄的折射率，ρ_H为Si₃N₄的密度，C为Si₃N₄的质量百分数。在300nm～1100nm波长范围内，SiO₂的折射率约为1.46，Si₃N₄的折射率约为2.2，SiO₂薄膜和Si₃N₄薄膜的折射率都随波长的减小而增加，但变化幅度较小，近似为两条平滑的曲线，其规律可以用现有技术中的柯西公式近似描述如下：

$n_f=A_0+\frac{A_1}{{\mathrm{\λ}}^2}+\frac{A_2}{{\mathrm{\λ}}^4}+\underset{i=3}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_i}{{\mathrm{\λ}}^{2i}}---\left(3\right)$

其中，n_f为SiO₂薄膜或Si₃N₄薄膜的折射率，λ为入射光的波长，A₀，A₁、A₂...为正实数，由材料自身的组分和结构决定，不同材料具有不同的A₀、A₁、A₂...等系数。

把公式(1)代入公式(2)，得到Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的折射率n与x 值的关系为：

$n=\sqrt{\frac{\frac{n_L^2}{{\mathrm{\ρ}}_L}(\frac{7.521-0.788x}{5.008x}-1)+\frac{n_H^2(n_L^2+2)}{{\mathrm{\ρ}}_H(n_H^2+2)}}{\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_L}(\frac{7.521-0.788x}{5.008x}-1)+\frac{(n_L^2+2)}{{\mathrm{\ρ}}_H(n_H^2+2)}}}---\left(4\right)$

因此，当x＝0时，Si₂O_4-3xN_2x为SiO₂薄膜；当x＝4/3时，Si₂O_4-3xN_2x为Si₃N₄薄膜；当0＜x＜4/3时，Si₂O_4-3xN_2x为由SiO₂与Si₃N₄混合材料构成的梯度膜，其折射率随x值的增加而增加。

本实用新型的减反射系统中，Si₂O_4-3xN_2x梯度膜为顶板玻璃与透明导电膜之间的过渡层，或者为胶合层与透明导电膜之间的过渡层。

在顶板玻璃与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜界面处，本实用新型采取取值x＝0，此时的界面处Si₂O_4-3xN_2x为SiO₂薄膜，使得顶板玻璃与Si₂O_4-3xN_2x界面(SiO₂薄膜)的折射率非常接近，从而实现顶板玻璃与Si₂O_4-3xN_2x(SiO₂薄膜)之间的界面对入射光的反射率可以忽略不计。

由于胶合层的光学常数(包括折射率和消光系数)与顶板玻璃比较接近，因此，在胶合层与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜界面处，本实用新型也采取取值x＝0，同样的，此时的界面处Si₂O_4-3xN_2x为SiO₂薄膜，使得胶合层与Si₂O_4-3xN_2x界面(SiO₂薄膜)的折射率非常接近，从而实现胶合层与Si₂O_4-3xN_2x(SiO₂薄膜)之间的界面对入射光的反射率可以忽略不计。

在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜界面处，由于在300nm～1100nm的波长范围内，透明导电膜的折射率随波长的减小而增大，且变化幅度较大。在300nm附近，透明导电膜的折射率接近Si₃N₄的折射率；在1100nm附近，透明导电膜的折射率接近SiO₂的折射率。因此，如采用SiO₂/透明导电膜界面，其在300nm的反射率约为5.62％，且其反射率随着波长增大而减小，在1100nm时反射率约为0.09％；如采用Si₃N₄/透明导电膜界面，其在300nm的反射率几乎为0.03％，且其反射率随着波长增大而增大，在1100nm时反射率约为3.98％，针对这些特点，本实用新型采取了在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜的界面处，取0.6＜x＜1.2，优选0.9＜x＜1.1，最优选x＝1.0。在Si₂O_4-3xN_2x与透明导电膜的界面处，当Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的x值满足0.6＜x＜1.2时，顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜系统的 加权平均反射率为：0.437％～1.085％(不含顶板玻璃上表面和透明导电膜下表面的反射)，具有比较理想的减反射性能；当Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的x值满足0.9＜x＜1.1时，顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜系统的加权平均反射率为：0.437％～0.524％(不含顶板玻璃上表面和透明导电膜下表面的反射)，具有更加理想的减反射性能；当x＝1.0时，顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜系统的加权平均反射率为0.437％(不含顶板玻璃上表面和透明导电膜下表面的反射)，具有最佳的减反射性能。Si₂O_4-3xN_2x梯度膜在Si₂O_4-3xN_2x/透明导电膜界面处的最佳化学计量比为：Si₂ON₂膜，亦即，在Si₂O_4-3xN_2x/透明导电膜界面处，SiO₂与Si₃N₄的“分子”数之比为1∶1。

加权平均反射率是评估减反射膜性能的主要指标，加权平均反射率的定义如下：

$\stackrel{\‾}{R}=\frac{{\∫}_{0.3}^{1.1}S\left(\mathrm{\λ}\right)E\left(\mathrm{\λ}\right)R(\mathrm{\λ},\mathrm{\θ})\mathrm{d\λ}}{{\∫}_{0.3}^{1.1}S\left(\mathrm{\λ}\right)E\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}---\left(5\right)$

其中，S(λ)为薄膜太阳能电池的光谱响应，E(λ)为AM1.5条件下的太阳辐射光谱分布(其中，AM是air mass的简称，意思是大气质量)，R(λ，θ)为膜基系统对波长为λ，入射角为θ的太阳辐射的反射率。

由于从顶板玻璃与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜之间的界面到Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜之间的界面，Si₂O_4-3xN_2x梯度膜内部的x值逐渐增加，由SiO₂与Si₃N₄混合材料构成，因此Si₂O_4-3xN_2x梯度膜内部对入射光的反射率可以忽略不计。

可见，本实用新型中，由顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜构成的减反射系统，或者由顶板玻璃/胶合层/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜构成的减反射系统，其反射性质主要由Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜之间界面的反射性质决定，而此界面的反射性质主要取决于Si₂O_4-3xN_2x梯度膜在此界面处的折射率，Si₂O_4-3xN_2x梯度膜在此界面处的折射率则取决于Si₂O_4-3xN_2x梯度膜在此界面处的组分，亦即Si₂O_4-3xN_2x梯度膜中Si₃N₄的质量百分数C或x值。在Si₂O_4-3xN_2x与透明导电膜的界面处，Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的x值过大，将使Si₂O_4-3xN_2x的折射率过大，虽然减小了Si₂O_4-3xN_2x/透明导电膜界面对短波的反射，但却增加了Si₂O_4-3xN_2x/透明导电膜界面对 长波的反射；在Si₂O_4-3xN_2x与透明导电膜的界面处，Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的x值过小，将使Si₂O_4-3xN_2x的折射率过小，虽然减小了Si₂O_4-3xN_2x/透明导电膜界面对长波的反射，但却不能充分降低Si₂O_4-3xN_2x/透明导电膜界面对短波的反射。

所述的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜可采用蒸发、溅射或化学气相沉积等方法制备，其中，SiO₂与Si₃N₄二元共蒸发为优选的制备方法。由于Si₂O_4-3xN_2x梯度膜是由SiO₂和Si₃N₄构成的组分渐变的梯度膜，因此Si₂O_4-3xN_2x薄膜的厚度太小将难以实现组分渐变，Si₂O_4-3xN_2x薄膜的厚度太大将导致生产成本过高。所述的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的厚度范围为30～1500nm，优选厚度为120nm。厚度为120nm的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜既实现了SiO₂和Si₃N₄混合材料的组分渐变，又避免了生产成本过高，在薄膜的成本与减反射性能达到最佳平衡。

优选技术方案中，所述的顶板玻璃的上表面设置的多孔SiO₂薄膜作为顶板玻璃表面的减反射膜，用于降低入射光在顶板玻璃表面的反射率。其孔隙体积占薄膜总体积的45.61％时，所述多孔SiO₂薄膜对波长为550nm的入射光的折射率为1.23，在垂直入射条件下，膜基系统对该波长的入射光的反射率几乎为0。由于所述的多孔SiO₂薄膜可以视为由空气与SiO₂“混合”材料构成的结构，因此，多孔SiO₂薄膜的折射率也可以采用公式(2)来计算，只是在参数选择时需要作一些改变：n_L改为空气的折射率，ρ_L改为空气的密度，n_H改为SiO₂的折射率，ρ_H改为SiO₂的密度，C改为SiO₂的质量百分数，这样，只需根据空气的密度和孔隙的体积计算出SiO₂在多孔SiO₂薄膜中的质量分数C，然后代入公式(2)即可计算得到多孔SiO₂薄膜的折射率。

所述的顶板玻璃通常为超白玻璃，也可以采用在300nm～1100nm波段具有较高透过率的其它玻璃。所述的透明导电膜通常采用SnO₂:F材料(通常简写为FTO)，也可采用ZnO:Al材料(通常简写为AZO)，或者采用In₂O₃:Sn材料(通常简写为ITO)。所述的胶合层通常采用乙烯醋酸乙烯酯材料(Ethylene vinyl acetate，通常简写为EVA)，也可采用聚乙烯醇缩丁醛(Poly-vinyl butyral，通常简写为PVB)，还可以采用具有良好力学性能、较低的吸收系数、且折射率与玻璃比较接近的其它材料。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型采用多孔SiO₂薄膜作为顶板玻璃上表面的减反射膜，采用Si₂O_4-3xN_2x梯度膜作为顶板玻璃与透明导电膜之间界面的减反射膜，或胶合层与透明导电膜之间界面的减反射膜。

下面以Si₂O_4-3xN_2x梯度膜作为顶板玻璃与透明导电膜之间界面的减反射膜时，顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜构成的减反射系统为例进行详细的说明。

当300nm～1100nm波长范围的太阳辐射垂直入射到顶板玻璃表面时，由于多孔SiO₂减反射膜上下表面两束反射光之间的干涉作用，只有0.52％的入射光被反射回去，相对于没有多孔SiO₂减反射膜的空白玻璃表面，其透过率增加了3.81％，达到99.48％；

进入顶板玻璃的太阳辐射穿过顶板玻璃，到达顶板玻璃与Si₂O_4-3xN_2x界面，由于在Si₂O_4-3xN_2x与顶板玻璃的界面处，x＝0，Si₂O_4-3xN_2x的光学参数与玻璃非常接近，而且Si₂O_4-3xN_2x内部为折射率渐变的梯度膜，因此，顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜构成的减反射系统的反射性质主要由Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜之间的界面决定，本实用新型通过控制Si₂O_4-3xN_2x梯度膜在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜界面处的x值，得到低反射率，特别的，当x＝1.0时，可使顶板玻璃与透明导电膜之间界面的加权平均反射率降低到0.43％，相对于没有采用Si₂O_4-3xN_2x梯度膜时2.02％的加权平均反射率，透过率增加了1.59％。

因此，相对于现有技术中没有采用任何减反射系统的透明防护层，本实用新型使进入透明导电膜的光强增加了5.31％，相对于仅采用多孔SiO₂单面减反射膜的透明防护层，本实用新型使进入透明导电膜的光强增加了1.59％。

由于胶合层的光学常数(包括折射率和消光系数)与顶板玻璃比较接近，因此，Si₂O_4-3xN_2x作为胶合层与透明导电膜之间的减反射膜时，顶板玻璃、胶合层、Si₂O_4-3xN_2x梯度膜和透明导电膜构成的减反射系统的工作原理与上述的顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/透明导电膜构成的减反射系统的工作原理相同。

本实用新型还提供了具有上述减反射系统的薄膜太阳能电池，通过增 加进入其光电转换层的入射光的强度，提高其光电转换效率。所述的具有上述减反射系统的薄膜太阳能电池包括具有上述减反射系统的大面积沉积的薄膜太阳能电池，还包括具有上述减反射系统的聚光的薄膜太阳能电池。由于聚光的薄膜太阳能电池单位面积接收的太阳辐射强度大于非聚光薄膜太阳能电池，所以单位面积的减反射系统可以透过更多的入射光，产生更多的电能，因此具有上述减反射系统的聚光的薄膜太阳能电池具有更佳的经济效益。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型的减反射系统有效降低入射光在透明防护层的各个界面(顶板玻璃表面、顶板玻璃与透明导电层之间界面，或胶合层与透明导电膜之间界面)的反射率，相对于未采用任何减反射系统的透明防护层，本实用新型使进入透明导电膜的光强增加了5.31％左右，相对于仅采用多孔SiO₂单面减反射膜的透明防护层，本实用新型使进入透明导电膜的光强增加了1.59％。

具有本实用新型的减反射系统的薄膜太阳能电池，进入其光电转换层的入射光的强度增加，其光电转换效提高。

附图说明

图1(a)和图1(b)为现有技术的薄膜太阳能电池的两种结构示意图；

图2(a)和图2(b)为本实用新型的减反射系统的两种结构示意图；

图3为具有不同x值的Si₂O_4-3xN_2x薄膜材料的折射率和AZO的折射率；

图4为本实用新型的减反射系统的反射光谱；

图5为本实用新型的减反射系统的减反射效果；

图6(a)和图6(b)为具有本实用新型的减反射系统的薄膜太阳能电池的两种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图来详细说明本实用新型，但本实用新型并不限于此。

实施例1

如图2(a)所示，一种用于薄膜太阳能电池的减反射系统，包括：由上至下依次构成的多孔SiO₂薄膜211、顶板玻璃212、Si₂O_4-3xN_2x梯度膜 213和透明导电膜AZO 214，

其中，在顶板玻璃212与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜213界面，x＝0；从顶板玻璃212与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜213之间的界面到Si₂O_4-3xN_2x梯度膜213与透明导电膜214之间的界面，即Si₂O_4-3xN_2x梯度膜213内部x值逐渐增加；直至在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜213与透明导电膜214界面，x＝0.6，此时其组成为Si₂O_2.2N_1.2，其在300nm～1100nm范围内的折射率如图3中302线所示。

图3还给出了SiO₂、Si₃N₄和透明导电膜AZO在300nm～1100nm波长范围内的折射率，分别对应于图3中的301、304和305，从图3可见，SiO₂301、Si₃N₄304和AZO 305的折射率都随波长的减小而增加，但SiO₂301和Si₃N₄304的变化幅度较小，近似为两条平滑的曲线，AZO 305的变化幅度较大，分别在300nm附近与Si₃N₄304相交、在1100nm附近与SiO₂301相交。SiO₂/AZO界面在300nm的反射率约为5.62％，随着波长增大，反射率逐渐减小，到1100nm时反射率约为0.09％；Si₃N₄/透明导电膜界面在300nm的反射率约为0.03％，随着波长增大，反射率逐渐增大，到1100nm时反射率约为3.98％。

本实施例的顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x/AZO系统的反射光谱(不含顶板玻璃上表面和AZO下表面的反射)如图4中402线所示。图4还给出了SiO₂/AZO界面的反射光谱，如图4中401线所示；图4还给出了Si₃N₄/AZO界面的反射光谱，如图4中406所示。

本实施例中，Si₂O_4-3xN_2x梯度膜采用SiO₂与Si₃N₄共蒸发的方法制备，其物理厚度为120nm，该厚度的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜既实现了SiO₂和Si₃N₄混合材料的组分渐变，又避免了生产成本过高，在薄膜的成本与减反射性能达到最佳平衡。

本实施例中，多孔SiO₂薄膜厚度为111nm，孔隙率(孔隙体积与总体积之比)为45.61％，此时，所述多孔SiO₂薄膜对波长为550nm的入射光的折射率为1.23，在垂直入射条件下，膜基系统对该波长的入射光的反射率几乎为0。

其中，折射率采用光谱式椭偏仪进行测试，反射光谱采用分光光度计进行测试，测试的波长范围通常为300nm～1100nm。

实施例2

与实施例1相同，除了：在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜界面，x＝0.8，此时其组成为Si₂O_1.6N_1.6。

本实施例中顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x/AZO系统的反射光谱(不含顶板玻璃上表面和AZO下表面的反射)如图4中403线所示。

实施例3

与实施例1相同，除了：在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜界面，x＝1.0，此时其组成为Si₂ON₂，其在300nm～1100nm范围内的折射率如图3中303线所示。

本实施例中顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x/AZO系统的反射光谱(不含顶板玻璃上表面和AZO下表面的反射)如图4中404线所示。

其减反射效果如图5所示，其中，501是薄膜电池的光谱响应曲线，502是按比例缩小的太阳辐射的光谱分布，此时，顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x梯度膜/AZO系统的加权平均反射率为0.437％。相对于没有采用减反射膜的透明防护层，采用本实施例的减反射系统使进入AZO的加权平均光强增加了5.31％；相对于仅采用多孔SiO₂单面减反射膜的透明防护层，采用本实施例的减反射系统使进入AZO的加权平均光强增加了1.59％。

实施例4

与实施例1相同，除了：在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜界面，x＝1.2，此时其组成为Si₂O_1.6N_1.6。

本实施例中顶板玻璃/Si₂O_4-3xN_2x/AZO系统的反射光谱(不含顶板玻璃上表面和AZO下表面的反射)如图4中405线所示。

实施例5

如图2(b)所示，一种用于薄膜太阳能电池的减反射系统，包括：由上至下依次构成的多孔SiO₂薄膜221、顶板玻璃222、胶合层223、Si₂O_4-3xN_2x梯度膜224和透明导电膜AZO 225。

其中，在胶合层223与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜224界面，x＝0；从胶合层223与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜224之间的界面到Si₂O_4-3xN_2x梯度膜224与透明 导电膜225之间的界面，即Si₂O_4-3xN_2x梯度膜224内部x值逐渐增加；直至在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜224与透明导电膜225界面，x＝1.0，此时其组成为Si₂ON₂。

本实施例中，多孔SiO₂薄膜221厚度为111nm，孔隙率(孔隙体积与总体积之比)为45.61％，此时，所述多孔SiO₂薄膜221对波长为550nm的入射光的折射率为1.23，在垂直入射条件下，膜基系统对该波长的入射光的反射率几乎为0。

本实施例构成多孔SiO₂薄膜/顶板玻璃/胶合层/Si₂O_4-3xN_2x/AZO的减反射系统，该系统的加权平均反射率为0.476％。

实施例6

如图6(a)所示，一种薄膜太阳能电池，由上至下依次包括：实施例3的减反射系统611、光电转换层612、背电极613、胶合层614、背板玻璃615。

其中，光电转换层612为铜铟镓硒基薄膜电池，采用常规方法组装好太阳能电池后，在AM1.5的标准辐照条件下，其光电转换效率为15.79％，相对于未采用本实用新型的减反射系统的铜铟镓硒基薄膜电池，其光电转换效率提高了0.79％。

由于本实用新型的减反射系统减少了入射光在进入光电转换层之前的反射率，提高了进入光电转换层的太阳辐射的强度，因此，同样适合用于其它的现有技术中通用的各种的大面积沉积的薄膜太阳能电池，如硅基薄膜电池、硅基叠层薄膜电池、碲化镉薄膜电池等。

实施例7

如图6(b)所示，一种薄膜太阳能电池，由上至下依次包括：实施例5的减反射系统621、光电转换层622、背电极623、背板玻璃624。

其中，光电转换层622为硅基双结叠层薄膜电池，采用常规方法组装好太阳能电池后，在AM1.5的标准辐照条件下，其光电转换效率为12.64％，相对为未采用本实用新型的减反射系统的硅基叠层薄膜电池，其光电转换效率提高了0.64％。

由于本实用新型的减反射系统减少了入射光在进入光电转换层之前 的反射率，提高了进入光电转换层的太阳辐射的强度，因此，同样适合用于其它的现有技术中通用的各种的大面积沉积的薄膜太阳能电池，如铜铟镓硒薄膜电池、硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池等。

实施例8

与实施例6相同，除了：对实施例6所述薄膜电池施加聚光系统和散热系统。当聚光倍数较高时，也可以对该系统施加太阳追踪器。

在聚光条件下，单位面积的太阳能电池接收到的太阳辐射的强度大于非聚光的太阳能电池，可以产生更多的电能，而在单位面积的太阳能电池上制备实施例6所述的减反射系统所需的成本是相同的，因此，当实施例6所述的太阳电池应用于聚光系统时，在相同镀膜成本的基础上，可以产生更多的电能，具有更佳的经济效益。

实施例9

与实施例7相同，除了：对实施例7所述薄膜电池施加聚光系统、散热系统，当聚光倍数较高时，也可以对该系统施加太阳追踪器。

在聚光条件下，单位面积的太阳能电池接收到的太阳辐射的强度大于非聚光的太阳能电池，可以产生更多的电能，而在单位面积的太阳能电池上制备实施例7所述的减反射系统所需的成本是相同的，因此，当实施例7所述的太阳电池应用于聚光系统时，在相同镀膜成本的基础上，可以产生更多的电能，具有更佳的经济效益。

Claims (10)

1.一种用于薄膜太阳能电池的减反射系统，其特征在于，包括：由上至下依次构成的顶板玻璃、Si₂O_4-3xN_2x梯度膜和透明导电膜，其中，在顶板玻璃与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜界面，x＝0，在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜的界面处，0.6＜x＜1.2；

或者，包括：由上至下依次构成的顶板玻璃、胶合层、Si₂O_4-3xN_2x梯度膜和透明导电膜，其中，在胶合层与Si₂O_4-3xN_2x梯度膜界面，x＝0，在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜的界面处，0.6＜x＜1.2。

2.如权利要求1所述的减反射系统，其特征在于，还包括：设在所述的顶板玻璃的上表面的多孔SiO₂薄膜。

3.如权利要求1或2所述的减反射系统，其特征在于，在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜的界面处，0.9＜x＜1.1。

4.如权利要求1或2所述的减反射系统，其特征在于，在Si₂O_4-3xN_2x梯度膜与透明导电膜的界面处，x＝1。

5.如权利要求1或2所述的减反射系统，其特征在于，所述的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的厚度为30～1500nm。

6.如权利要求1或2所述的减反射系统，其特征在于，所述的Si₂O_4-3xN_2x梯度膜的厚度为120nm。

7.如权利要求2所述的减反射系统，其特征在于，所述的多孔SiO₂薄膜厚度为100-120nm，孔隙体积占薄膜总体积的35％～60％。

8.如权利要求2所述的减反射系统，其特征在于，所述的多孔SiO₂薄膜中，孔隙体积占薄膜总体积的42％～51％。

9.如权利要求2所述的减反射系统，其特征在于，所述的多孔SiO₂薄膜中，孔隙体积占薄膜总体积的45.61％。

10.具有如权利要求1～9任一所述的减反射系统的薄膜太阳能电池。

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