[發(fā)明專利]一種用于太陽電池增效的等離子體激源的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310141060.0
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN103400883A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沃爾夫?qū)ê占{;周浪;黃海賓
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/052
• 分類號(hào): H01L31/052;H01L31/0216
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏產(chǎn)業(yè)，特別涉及其中太陽電池轉(zhuǎn)換效率的提高。?

技術(shù)背景

各種太陽電池都存在一個(gè)共同需求：減少其表面對入射光的反射。當(dāng)前太陽電池制造中采用兩種減反射技術(shù)。一是通過表面刻蝕形成幾何凹凸減少反射；二是通過沉積生長一層幾十納米厚的表面氧化物或氮化物薄膜，由其折射作用來減少反射。前者只能減少約一半光發(fā)射；后者只能對一種波長及鄰近波長的光有明顯減反射效果。這兩種減反射技術(shù)一般都同時(shí)運(yùn)用，但還有約7％的入射光被反射損失。此外，表面刻蝕技術(shù)還存在增加環(huán)境負(fù)荷的問題。?

用于太陽電池增效的等離子體激源（Plasmon），實(shí)際上就是均勻分布在太陽電池表面的納米金屬顆粒，它能夠大幅度地減少入射光的反射，從而提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。其作用原理基于兩個(gè)已為前人所發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)?(K.R.?Catchpole?and?A.?Polman:?Plasmonic?solar?cells,Optics?Express,?Vol.?16(2008),?Issue?26,?pp.?21793-21800)：1）納米金屬顆粒對入射光的捕獲截面約為其自身截面尺寸的十倍；2）被捕獲的光在另一側(cè)重新發(fā)射，發(fā)射光的出射角小于16^o，完全進(jìn)入太陽電池。如在太陽電池表面均勻稀疏分布一層金屬納米顆粒，覆蓋10％的面積，則理想情況下，由上述效應(yīng)可使得全部入射光都由這些金屬納米顆粒所捕獲，并在底側(cè)向太陽電池會(huì)聚發(fā)射，實(shí)現(xiàn)完全消除反射。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低成本的在太陽電池前表面制備均勻分布的金屬納米顆粒等離子體激源的方法，減少太陽電池前表面對入射光的反射，提高太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率。?

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。?

（1）以3～7層線徑為0.02~0.04?mm、線隙為0.03～0.05的篩網(wǎng)遮擋太陽電池前表面，以真空蒸發(fā)方法向太陽電池前表面沉積金屬，使各個(gè)網(wǎng)孔下都得到一層0.5～2.5?nm厚的金屬薄膜島。?

（2）然后在真空環(huán)境中于100～500?℃下進(jìn)行退火，使得到的金屬薄膜島聚集形成均勻分布于太陽電池前表面的金屬納米顆粒，成為等離子體激源。?

本發(fā)明所述的金屬可以是熔點(diǎn)在100?℃以上的各種金屬，但以穩(wěn)定、不易氧化的貴金屬如金、銀、鉑效果為好。?

采用本發(fā)明方法可制備出均勻分布于表面的金屬納米顆粒。將其應(yīng)用于玻璃表面作為示范，能夠明顯減少該表面對光的反射率，提高光的透射率；將其應(yīng)用于一種太陽電池前表面，使電池能量轉(zhuǎn)換效率相對提高了5％。由于本發(fā)明方法制備過程不涉及高溫，所以不會(huì)產(chǎn)生對半導(dǎo)體的金屬污染。該方法簡單易行，適合于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。?

具體實(shí)施方式

本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明，包括但不限于下列實(shí)施例。?

實(shí)施例1。?

以4層線徑為0.030?mm，線隙為0.041?mm的不銹鋼篩網(wǎng)膜平置于平板玻璃試片之上，在蒸發(fā)鍍膜機(jī)內(nèi)對之蒸發(fā)沉積銀，在網(wǎng)孔下得到厚度為0.5?nm的銀薄膜島，之后取部分樣品進(jìn)行150C退火，部分樣品進(jìn)行200?C退火。對玻璃、蒸發(fā)鍍銀玻璃、150C退火鍍銀玻璃、200C退火鍍銀玻璃樣品分別進(jìn)行光反射譜測量，波長范圍為400～1100?nm，各樣品在該范圍中的平均反射率如表1所示。所制備的表面達(dá)到了預(yù)期的等離子體激源減反射效果。?

?表1?各種樣品在400～1100?nm波長范圍內(nèi)的平均反射率?

?。

實(shí)施例2。?

以4層線徑為0.030?mm，線隙為0.041?mm的不銹鋼篩網(wǎng)膜平置于一片40?x?40?mm²的硅片太陽電池之上，在蒸發(fā)鍍膜機(jī)內(nèi)對之蒸發(fā)沉積銀，在網(wǎng)孔下得到厚度為1.5?nm的銀薄膜島，之后進(jìn)行150?C真空退火。電池在蒸發(fā)鍍銀之前、鍍銀之后、和退火之后分別都進(jìn)行I-V特性測量，結(jié)果如表2所示。經(jīng)篩網(wǎng)遮蔽沉積銀加低溫退火處理后的太陽電池取得了預(yù)期的等離子體激源增效效果。?

?表2?硅片太陽電池樣品I-V特性測量結(jié)果?