[發明專利]一種納米吸光復合材料及其制備方法和涂膜制備方法

有效

• 申請號: 201710089041.6
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106653875B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 何靳安;白海贊;楊晶;孫超
• 申請（專利權）人: 江蘇歐耐爾新型材料股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0236;H01L31/068
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技術領域

本發明屬于太陽能電池漿料技術領域，特別是涉及一種納米吸光復合材料及其制備方法和涂膜制備方法。

背景技術

太陽能電池是通過P-N結的光電效應將太陽光轉化成電能的裝置。合適波長的光輻射入射到半導體的P-N結上，即可在該半導體P-N結上產生空穴-電子對。由于P-N結中存在內電場，即存在內部電勢差，電子對和空穴在內電勢差的作用下沿相反方向移動，最終，電子對移動到負極端面，空穴移動到正極端面，從而產生能夠向外部電路輸送的電流。由此可見，太陽能電池中光電能量轉換必須有以下三大重要部分：其一，電池片吸收光的能力，這是光電能量轉換的根源；其二，P-N結結構，即光電轉換結構；其三，表面電極部分，即收集與傳輸P-N結產生的電荷。其中電池片吸收光的效率對太陽能電池光電轉換效率有著決定性的影響。

減少入射光的反射損失，從而間接增加電池片對光的吸收是提高太陽能電池片電性能的一種有效途徑。目前在電池制造工藝中通過制作表面陷光結構，即表面制絨的方法是提高太陽能電池光電轉換效率的重要途徑。為了在晶體硅太陽能電池表面獲得良好的絨面結構，以達到較好的減反射效果，人們嘗試了許多方法，常用的包括機械刻槽法、激光刻蝕法、反應離子刻蝕法(RIE)、化學腐蝕法(即濕法腐蝕)等。其中，機械刻槽法可以得到較低的表面反射率，但該方法易于造成硅片表面機械損傷，而且成品率相對較低，因而工業使用較少。激光刻蝕法是通過激光制作不同的刻槽花樣，條紋狀和倒金字塔狀的形狀都可以通過此方法實現，其反射率可降低至8.3％，但在成品電池的光電效率上電性能較低而無法有效用于生產。反應離子刻蝕法可通過不同模板來進行刻蝕，一般是干法刻蝕，可以在硅片表面形成“黑硅”結構，反射率可以降低至4％-7.9％，但設備投入昂貴，生產成本非常高，在工業生產中推廣使用較少。化學腐蝕法因其工藝簡單，投入較少，產品質優利于量產等優點已經成為現有工藝中使用最廣泛的方法，但這種通過表面化學反應制作減反射結構的方法雖然可以減少光的反射損失，但是光的反射率仍然很高，而且對低波長段光的利用十分有限。

目前，生產中采用濕法腐蝕的晶體硅太陽能電池(如圖3所示)其絨面結構一般呈微米級，為了優化光吸收，常規做法仍然是進一步優化絨面結構，從而降低其表面反射率，但是這種傳統方法在降低反射率方面效果已經非常有限，很難有突破。

隨著納米科技與納米材料的發展，我們發現越來越多的材料在微觀尺寸尤其是納米尺寸時表現出異于宏觀尺寸的尺寸效應，這種效應被稱為量子尺寸效應。例如：納米氧化鋅能吸收波長在350nm-470nm的太陽光，對其他波長的太陽光基本無明顯散射作用。另一類是目前鈣鈦礦(CH₃NH₃PbI₃)太陽能電池中廣泛使用的吸光材料：CH₃NH₃PbI₃，其吸光系數高達105cm^-1，即厚度約為400nm，此類鈣鈦礦材料基本能吸收所有的可見光。此外納米二氧化鈦具有優異透明性，對入射可見光基本無散射作用，尤其是波長小于400nm的紫外光，光吸收系數高且光穩定性好、無毒無害、光電轉化率高等優點。而石墨烯作為目前最具有潛力的硅材料代替品，也具有優異的透明性，對入射可見光基本無散射無反射，且具有良好的導熱導電性能，已經在太陽能電池板、發光板、觸摸顯示屏上廣泛應用。除以上列舉材料之外，具有吸光或透光性能的優良納米材料還有很多很多。

因此，通過對吸光材料的物理化學性能、應用特點和潛在應用價值等方面的充分研究和甄選，開發一種新的納米吸光復合材料，突破傳統晶體硅太陽能電池表面制絨工藝的局限，同時和絨面結構結合使用，可以在優化晶體硅表面光吸收方面有突破性提升，從而實現對太陽能電池光電轉換效率的提升。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種納米吸光復合材料及其制備方法和涂膜制備方法，該納米吸光復合材料在晶體硅太陽能電池片的絨面減反層表面構筑多層高效減反枝狀結構，使太陽能電池具有入射光吸收高，短路電流提升，電性能良好等優異的綜合性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種納米吸光復合材料，按原料總質量百分比計，包括：有機主劑5-40％、助劑6-30％和無機功能納米材料30-70％；其中，

所述有機主劑選自乙二醇、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、乙二醇單乙醚醋酸酯、醋酸正丁酯、松油醇、正丁醇和甲基異丁基酮中的至少一種；

所述助劑包括分散劑、增稠劑、流平劑和消泡劑中的至少一種；