[發(fā)明專利]基于異向介質(zhì)的光電器件抗反射層結(jié)構(gòu)

無效

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• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102593192A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 孫洪文;朱玉峰;仇浩;萬萍;范瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學常州校區(qū)
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0236
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225
• 代理人: 孫彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于異向介質(zhì)的光電器件抗反射層結(jié)構(gòu)，屬于光電器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，能源問題是制約二十一世紀經(jīng)濟社會發(fā)展的全球性問題，而太陽能占地球總能量99%以上，這是重要的可再生能源。在經(jīng)濟發(fā)展的過程中，伴隨著巨大的能源消費，煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)資源必將枯竭。以太陽能光伏技術(shù)為支撐的太陽能利用正在給人類的能源消費結(jié)構(gòu)帶來革命性的變化，制約光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩個關(guān)鍵因素是：一、光電轉(zhuǎn)換效率較低；二、成本過高。而解決太陽能電池成本過高的問題，除了降低制造成本外，還可以通過提高光電轉(zhuǎn)化效率來降低成本。因此，提高光電轉(zhuǎn)換效率對太陽能電池的發(fā)展具有重要的意義。提高太陽能電池表面的抗反射性能是提高光電轉(zhuǎn)換效率的一個重要途徑。工業(yè)界和學術(shù)界提出了各種解決方案，譬如：利用電子束刻蝕、光刻技術(shù)、反應離子刻蝕和機械刻槽等在硅片表面制備倒金字塔陣列結(jié)構(gòu)、溝道陣列結(jié)構(gòu)等抗反射表面結(jié)構(gòu)，采用濺射、化學氣相沉積和斜角沉淀等在晶體硅表面沉積Si₃N₄?、TiO_x?(x≤2)、SiO₂等抗反射層，以及采用碳納米管、石墨烯、量子點、納米柱和納米線結(jié)合納米加工技術(shù)開發(fā)的新型太陽能電池。現(xiàn)有技術(shù)下的未經(jīng)處理的單晶硅太陽能電池的反射率高達30％以上，經(jīng)單晶硅制絨和等離子體增強化學氣相沉積法鍍抗反射膜后對太陽光的反射率可降至10％以內(nèi)，但是反射的太陽光造成了能源的巨大浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使光電器件具有更高的抗反射能力，能夠提高其光電轉(zhuǎn)換效率的基于異向介質(zhì)的光電器件抗反射層結(jié)構(gòu)。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種基于異向介質(zhì)的光電器件抗反射層結(jié)構(gòu)，該抗反射層由具有負介電常數(shù)和負磁導率的異向介質(zhì)材料制成，且異向介質(zhì)呈周期性排列結(jié)構(gòu)。

進一步，所述的周期性排列結(jié)構(gòu)為萬字型結(jié)構(gòu)或花狀陣列結(jié)構(gòu)或漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。

采用了上述技術(shù)方案后，異性介質(zhì)是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結(jié)構(gòu)或復合材料，通過在材料關(guān)鍵物理尺度結(jié)構(gòu)上的有序設計，使得介電常數(shù)和磁導率均為負值，從而可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能，在光電器件抗反射層領(lǐng)域應用異性介質(zhì)能夠吸收到達其表面的光線，使得光電器件具有很高的抗反射能力，最大限度地減少反射，從而提高了光電的轉(zhuǎn)換效率。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

一種基于異向介質(zhì)的光電器件抗反射層結(jié)構(gòu)，該抗反射層由具有負介電常數(shù)和負磁導率的異向介質(zhì)材料制成。該異向介質(zhì)呈周期性排列結(jié)構(gòu)，可以為萬字型結(jié)構(gòu)或花狀陣列結(jié)構(gòu)或漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，異向介質(zhì)可以為金屬介質(zhì)或絕緣介質(zhì)，加工方法可以采用微納加工技術(shù)或斜角沉積技術(shù)或低溫共燒陶瓷技術(shù)，光電器件可以為太陽能電池或光敏電阻或光電二極管或光電三極管，太陽能電池可以是單晶硅太陽能電池或多晶硅太陽能電池或CIS太陽能電池或CIGS太陽能電池或CdTe太陽能電池或DSC太陽能電池。

CIS太陽能電池指的是以銅、銦和硒為主要成分的薄膜型太陽能電池。

CdTe太陽能電池指的是碲化鎘薄膜型太陽能電池。

DSC太陽能電池指的是染料敏化太陽能電池。

在太陽能電池上制備該抗反射層的方法如下：首先用電子束和反應離子刻蝕相結(jié)合的方法制備相應圖案的印章結(jié)構(gòu)，所指的相應圖案為萬字型結(jié)構(gòu)或花狀陣列結(jié)構(gòu)或漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，如雙重漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)，外層線寬特征為100納米，內(nèi)層線寬特征為50納米，呈周期性排列，凸出高度為500納米；然后將經(jīng)過硅片切割、去除損傷層、制絨、擴散制PN結(jié)和去除擴散過程中形成的磷硅玻璃處理后的未成型的太陽能電池利用微納加工技術(shù)或斜角沉積技術(shù)或低溫共燒陶瓷技術(shù)將異向介質(zhì)材料覆在該未成型的太陽能電池上，減少表面反射；然后在覆有異向介質(zhì)的太陽能電池表面上用上述制得的帶有特殊圖案的印章納米壓印，轉(zhuǎn)移圖案至該表面，形成抗反射層；絲網(wǎng)印刷上下電極，通過特殊的印刷機和模版將銀漿鋁漿（銀鋁漿）印刷在太陽能電池的正、背面，以形成正、負電極引線，然后經(jīng)過共燒形成金屬接觸，從而得到具有該抗反射層的太陽能電池。

本發(fā)明的工作原理如下：