[發明專利]一種太陽電池復合減反射膜的制備工藝

無效

• 申請號: 201310016893.4
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103066161A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊雯;自興發;楊培志;劉瑞明;王海蓉
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務所 53112
• 代理人: 程韻波;鄧麗春

技術領域

本發明涉及一種太陽電池復合減反射膜的制備工藝，屬于光伏電池材料制備技術領域。

背景技術

目前，主流的太陽電池是硅電池，單片太陽電池一般不具備實用性，實際應用的多為太陽電池組件。太陽電池組件是由多片太陽電池組合而成，用以達到期望的電壓值。在太陽電池板表面，通常需要裝玻璃擋板作為保護。就玻璃的透光性而言，光的損失主要是吸收和反射兩個方面。太陽電池轉換效率損失原因之一在于表面玻璃擋板對入射太陽光存在10％左右的反射損失。為提高電池的光電轉換效率，應減少電池表面光的反射損失，增加光的透射。因此減少表面陽光反射，是提高太陽電池轉換效率的有效途徑之一。目前主要采用兩種方法：(1)是將電池表面腐蝕成絨面，增加光在電池表面的入射次數。(2)是在電池表面鍍一層或多層光學性質匹配的減反射膜。

減反射膜(增透膜)是減少玻璃反射光損失的一種非常有效的方法，其方法是在空氣、玻璃界面上涂覆透明的晶體膜，構成空氣一晶體膜一玻璃三層介質，使空氣一晶體膜和晶體膜一玻璃兩處界面的反射光產生相消干涉。當膜層的折射率n₁小于玻璃基底折射率n₂?(約1.52)，只要薄膜光學厚度不是λ/2(λ為入射光波長)的整數倍，都有增透的作用，而且膜的折射率越小，反射率越小，增透效果就越好；當薄膜光學厚度為λ/4的奇數倍時，反射率達到最小值，此時若所鍍膜層的折射率正好滿足????????????????????????????????????????????????(?n₀為空氣折射率)，則反射率R=0，實現100％透射，但自然界中很難找到折射率如此低的物質。同時,就其光學性質、穩定性全面考慮，比較適用的材料并不很多。再加上現有的鍍膜設備和工藝條件的限制，可供選擇的材料較少。目前常用的減反射膜是低折射率的MgF₂單層膜；低折射率的SiO₂和高折射率TiO₂組成的TiO₂/?SiO₂雙層薄膜。但單層膜和雙層膜只對特定波長的光起到良好的增透作用,只能在較窄的光譜范圍內起到有效的增透作用。而要在一個較大的波長范圍內進行增透,必須采用兩種或兩種以上不同材料作為膜層材料，調節各層的厚度，通過鍍多層增透膜的方法來達到寬帶增透的作用。

減反射膜材料選擇的條件需遵循：透明區間寬、吸收損耗小、可靠性高、應力匹配好、抗腐蝕性能強。膜系優化過程中主要考慮以下兩點：①由于實際膜層制備過程中膜層厚度存在控制誤差，為了減少誤差的累積，總層數不能太多。②盡量使膜系中各層厚度保持均勻。過厚的膜層會產生較大的應力，影響牢固度，而過薄的膜層則不容易監控，導致膜層厚度誤差很大，影響整個光譜響應。因此,減反射膜材料的選擇、制備工藝及膜系的優化設計直接影響著太陽電池對入射光的反射率，對太陽電池效率的提高起著非常重要的作用。專利（申請號：200510061553.9）中采用在金屬醇鹽、乙醇和水的混合溶液中加入稀土氯化物和有機配體，經水解縮聚、陳化后的溶膠用提拉法或旋涂法在硅太陽能電池表面涂膜。此方法工藝中化學溶液在制備及后期處理中易造成污染，不利于環境友好的太陽電池的制備。

發明內容

針對背景技術提出的問題，本發明的目的在于提供一種太陽電池復合減反射膜的制備工藝，是一種物理法沉積制備工藝。選取ZnO?、TiO₂?、SiO₂?和MgF₂四種減反射膜材料，采用Sub|M?H?L?F|Air的四層膜系結構Sub為玻璃、M為TiO₂-ZnO復合膜層、H為TiO₂膜層、L為SiO₂膜層、?F為MgF₂膜層、Air為空氣來進行寬帶增透膜的設計及制備。實現薄膜結構和厚度的可控生長。達到成品膜層致密、針孔少、附著力強，在350—1200?nm波段平均透射率達96.8％的技術指標。

具體包括：首先，在玻璃基底上采用脈沖反應磁控濺射在基底上沉積TiO₂-ZnO復合膜層；然后，依次采用脈沖反應磁控濺射層疊沉積TiO₂膜層、SiO₂膜層及MgF₂膜層；最后，將四層膜系結構的減反射薄膜樣品放入退火爐內進行退火處理，得到多層減反射薄膜。

本發明的具體實施步驟為：