[實用新型]一種空間硅太陽電池的減反射膜

有效

• 申請號: 201520802342.5
• 申請日: 2015-10-13
• 公開（公告）號: CN205122595U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 司曉東;徐娟;雷偉;杜文龍;王玟藶;盧曉飛;楊文華;周桃;劉永生
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;B82B1/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種減反射產品，特別涉及一種空間硅太陽電池的減反射膜。

背景技術

目前太陽能光伏產業處于發展的低谷，究其原因是其能源轉化效率低下，成本過高導致，而隨著煤，石油等化石燃料資源的日益匱乏，加之環境保護的壓力，發展太陽能，風能等可再生能源已迫在眉睫。相對于風能，地熱等可再生能源來說，太陽能具有能源分布地域極廣，在使用過程中不會產生任何污染的特點。通過太陽能電池板將太陽能直接轉化為電能，必然會成為人類解決能源問題的重要途徑。但是，與其它電池相比，太陽能電池的光電轉換效率比較低。因此，提高其效率是長期以來人們一直致力解決的問題，而影響電池效率的一個重要因素就是電池對入射到其表面光的利用率，即電池對入射到其表面各波長光的光譜響應。我們知道，硅是間接躍遷型材料，其吸收系數低，同時光在硅表面的反射使太陽能電池的光損失約1/3。根據菲捏耳的反射原理，在電池表面制備單層或多層減反射膜(其折射率較小)可以減小入射光的反射，增加透射，增加光子的有效吸收，入射光子數越多，光譜響應越大，電池的光電轉換效率也就越高。因此，對空間硅太陽能電池減反射膜以及光譜響應進行研究是太陽能電池設計、制備中的關鍵。

目前，國內、外對單晶硅太陽能電池減反射膜的設計、制備等已經做了大量的詳細研究工作，單、雙甚至三層減反射膜均已被廣泛應用到單晶硅太陽電池的制備中，特別是雙層減反射膜在應用中已經取得了很好的減反射效果。但由于常規減反射膜材料折射率的限制，使得目前常用的減反射膜的減反射效果被削弱。這是因為，一般常規的減反射膜材料的折射率都大于1.4。納米材料是利用物質在小到納米尺度以后，由于尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應所出現的奇異現象而發展出來的新材料。近年來，納米添加、復合與組裝技術，對材料科學研究，包括材料改性、新材料合成和新材料的應用，產生了重要影響。有關研究已經表明，納米技術，如量子點技術、納米表面改性技術等，可以提升太陽能發電技術的競爭力。對減反射膜而言，提高材料反射效率的關鍵在于首先獲得具有較小的折射率材料。而對于一般的材料來說，其折射率都比較大，而折射率介于1～1.4的材料幾乎沒有，這就必須采用納米材料和納米技術，改善材料的微觀結構，從而減小折射率。隨著納米技術的發展，使得制備折射率在1.4以下的納米材料成為可能，國內外雖有很多關于太陽電池減反射膜的研究，但仍缺乏對低折射率材料(小于1.4)在空間硅太陽電池減反射膜系設計的研究。

實用新型內容

本實用新型是針對如何降低空間硅太陽電池反射的問題，提出了一種空間硅太陽電池的減反射膜，低折射率納米材料的減反射膜系的結構，該結構通過使用低折射率納米材料，使得反射率得以減小，減反射效果明顯，從而較好地解決了空間硅太陽電池在使用過程的減反射問題。

本實用新型的技術方案為：一種空間硅太陽電池的減反射膜，至少由兩層減反射膜組成，其中至少有一層采用折射率低于1.4的納米材料。

所述減反射膜為雙層，第一層為納米材料，折射率n₁為1.1≤n₁≤1.3，膜厚度d₁為110nm，第二層為常規折射率材料，折射率n₂為2.3，膜厚度d₂為64nm。

所述減反射膜為三層，第一層為納米材料，折射率n₁為1.3，膜厚度d₁為66nm，第二層為常規折射率材料，折射率n₂為1.46，膜厚度d₂為50nm，第三層為常規折射率材料，折射率n₃為2.3，膜厚度d₃為60nm。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型空間硅太陽電池的減反射膜，在減反射膜系結構中采用了低折射率納米材料，通過計算機仿真模擬對空間硅太陽電池減反射膜進行了設計，分別設計了采用低折射率納米材料的雙、三層膜，優化出了最佳的膜系參數，得到了最小的加權平均反射率，為空間硅太陽電池減反射膜的制備提供了理論上的依據。

附圖說明

圖1常規折射率材料雙層膜反射率R隨波長λ變化曲線圖；

圖2常規折射率材料MgF2(102nm)/TiO2(49nm)/SiO2三層膜時反射率隨SiO2層厚度的變化曲線圖；

圖3三種不同折射率納米材料優化設計的雙層減反射膜的反射率隨波長變化曲線圖；

圖4為本實用新型納米材料三層減反射膜反射率隨波長變化曲線圖；