[發明專利]用于太陽能電池的納米金剛石涂料

在審

• 申請號: 201480052442.9
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105683411A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: C·A·巴特洛;S·加布洛爾;R·帕特里奇
• 申請（專利權）人: 阿科瑪股份有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 樂洪詠;沙永生

背景

常規的光伏太陽能電池典型地具有不大于約15％的從太陽輻射至電力的 轉化效率。雖然太陽能電池的無效率的大部分是由于量子效率限制，即，光伏 材料可以通過在該太陽能電池的光伏材料中創建電子-空穴對來轉化為電力的 入射輻射的百分比，但是無效率中的一些是由于入射輻射的反射以及到達光伏 材料的輻射的次優的入射角。因此，太陽能電池的效率的顯著改進可以有可能 是通過減少入射輻射的反射并且通過改進以次優的角度接近該太陽能電池的 輻射的入射角。

太陽能電池的效率的另外的改進還可以通過改性此類電池以便產生從具 有低效率的波長到具有更高效率的波長的光的熒光遷移來實現。

用于制備常規太陽能電池的方法包括電池加工、晶片光刻檢查、制絨蝕刻 (textureetch)、擴散、PSG蝕刻、AR涂覆PECVC、金屬化和傳遞穿過共燃 爐(co-firingfurance)的步驟。硅晶片用工業皂清潔并且使用熱氫氧化鈉蝕刻 以去除切割損傷(sawdamage)。這些晶片在氫氧化鈉和異丙醇的熱溶液中進 一步蝕刻以形成基于正方形的棱錐體；這種蝕刻步驟有時稱為制絨 (texturization)。制絨幫助減小陽光的反射。光伏電池的保留未處理的表面可 以充當反射鏡，反射撞擊它的超過30％的光。

由于這些晶片用硼(p-型)預摻雜，n-型材料擴散到該晶片中以實現n-p 結。磷是常見的擴散劑，并且磷的擴散通過在高溫使晶片經受磷源來實現。然 而，在該擴散過程中可以形成沉積的磷硅酸鹽玻璃，并且必須被除去。

為了進一步減小入射光的表面反射，將包括諸如氮化硅或氧化鈦的材料的 防反射涂層(ARC)施用到表面上。防反射涂層增加了耦合到該太陽能電池中 的光量。氮化硅由于其優異的表面鈍化性已經逐漸代替二氧化鈦作為優選的防 反射涂層，這阻止在太陽能電池的表面上載流子重組。

銀由于其可焊性是用來與基于硅的光伏電池接觸形成的最廣泛使用的金 屬。將糊料形式的銀絲網印刷到電池的前面和后面上。此外，鋁糊也被使用到 背面上以實現背表面場(BSF)，這改進了太陽能電池的性能。然后在幾百攝 氏度下燃燒該糊料以形成與硅歐姆接觸的金屬電極。

典型的硅太陽能電池反射可以潛在轉化為電力的入射光的約三分之一。

發明概述

描述了在太陽能電池或其他襯底如玻璃襯底、硅襯底或聚合物襯底上使用 的納米金剛石涂料的實施例。該涂料包括懸浮在液體中的納米金剛石材料，其 中該納米金剛石材料具有從約1nm至約10nm的尺寸范圍。該液體可以包括 非聚合物溶劑、聚合物溶劑、溶解在液體溶劑中的固體聚合物、或者懸浮或分 散在液體介質如水中的固體聚合物的顆粒。

描述了用于改進太陽能電池的效率的方法的實施例。該方法包括將納米金 剛石材料與含有聚合物的液體介質混合以形成納米金剛石聚合物懸浮液，在太 陽能電池的頂部表面上涂覆該懸浮液，并且干燥該懸浮液，這樣使得干燥的納 米金剛石聚合物層保持與該太陽能電池相結合。

描述了另一種用于改進太陽能電池的效率的方法。該方法包括用非聚合物 溶劑懸浮納米金剛石材料以形成懸浮液，在光伏材料的頂部表面上該太陽能電 池內涂覆該懸浮液，并且干燥該涂層，這樣使得干燥的納米金剛石層保持與該 光伏材料相結合。

本發明還提供了納米金剛石涂料組合物，其中該納米金剛石涂料組合物由 納米金剛石材料、氟聚合物、用于該氟聚合物的液體溶劑以及選自下組的添加 劑組成，該組由分散劑、助黏附劑、和偶聯劑以及它們的組合組成。該納米金 剛石涂料組合物對于在太陽能電池上、或者在作為含有一個或多個太陽能電池 的光伏模塊中一部分的玻璃板的表面上形成納米金剛石涂層是有用的。

本發明還提供了納米金剛石涂料組合物，其中該納米金剛石涂料組合物由 納米金剛石材料以及氟聚合物的水性乳液或分散體組成。該納米金剛石涂料組 合物對于在太陽能電池上、或者在作為含有一個或多個太陽能電池的光伏模塊 中一部分的玻璃板的表面上形成納米金剛石涂層是有用的。

本發明還提供了在至少一側上具有納米金剛石涂層的膜，其中該納米金剛 石涂層由納米金剛石材料和氟聚合物組成。該納米金剛石涂覆的膜可以被施用 到太陽能電池的頂部表面、或者覆蓋光伏模塊的玻璃板的表面上。