專利名稱：一種晶硅太陽能電池梯度折射率減反膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種晶硅太陽能電池梯度折射率減反射膜及其制備方法。
背景技術：
在晶硅太陽能電池使用過程中，一般組件都是以一定角度固定于支架之上。當太陽位置變化時，電池片表面反射太陽光的反射損失隨陽光入射角度的增加劇增。即便在安裝有向日系統(tǒng)的聚光太陽能電池組件中，光線的匯聚過程中，并不完全以0°入射角入射到電池片上，同樣有反射損失。這些現(xiàn)象主要受限與現(xiàn)有太陽能電池減反射角譜范圍窄的缺點；另一方面，現(xiàn)有減反膜只能對某一波長中心具有較好的減反射效果，隨著太陽能電池技 術的發(fā)展，電池對太陽光光譜響應頻譜范圍越來越寬，因此開發(fā)寬光譜范圍的減反膜對太陽能電池技術的發(fā)展是十分重要的。梯度折射率減反膜具有寬光譜、光角譜的減反射效果，但是連續(xù)變化的梯度折射率減反膜在制備和材料選擇上都十分困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種晶硅太陽能電池梯度折射率減反膜及其制備方法。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為
參見圖1，所述晶硅太陽能電池梯度折射率減反膜設置于晶硅太陽能電池硅基襯底上；所述梯度折射率減反膜上設有玻璃EVA封裝膜；所述梯度折射率減反膜由下自上包括第一層薄膜，第二層薄膜和第三層薄膜；所述三層薄膜中任一層薄膜的折射率函數(shù)為n=nsi-(nsi-nglass) (Ax+Bx2+Cx3),其中η為該層薄膜的折射率，χ為該層薄膜上表面與娃基襯底上表面的距離，Α、Β和C為相同或不同的常數(shù)，nsi為硅基襯底的折射率，nglass為玻璃EVA封裝膜的折射率。其中，第一層薄膜、第二層薄膜和第三層薄膜的材料均為TiO2 ;第一層薄膜厚度為20 80nm,第二層薄膜厚度為5 20nm,第三層薄膜厚度為60 IOOnm ;第一層薄膜600nm折射率為2. 5 2. 9，第二層薄膜600nm折射率為2. O 2. 4，第三層薄膜600nm折射率為
I.5 2. O。上述晶硅太陽能電池梯度折射率減反膜的制備方法，包括如下步驟
1)利用物理氣相沉積法在太陽能電池硅基襯底表面沉積梯度折射率減反膜的第一層薄膜，第一層薄膜600nm波長折射率為2. 5 2. 9，厚度為20 80nm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為O 20° ;
2)利用物理氣相沉積法在第一層薄膜表面沉積梯度折射率減反膜的第二層薄膜，第二層薄膜600nm波長折射率為2. O 2. 4，厚度為5 20nm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為20 60 ° ;
3)利用物理氣相沉積法在第二層薄膜表面沉積梯度折射率減反膜的第三層薄膜，第三層薄膜600nm波長折射率為I. 5 2. O，厚度為60 lOOnm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為60 85°。其中，所述第一層薄膜，第二層薄膜和第三層薄膜的材料均為Ti02。所述物理氣相沉積法(PVD)可以為磁控濺射沉積法或電子束蒸發(fā)法
當采用磁控濺射沉積法沉積時，其控制參數(shù)如下氣體流量比標氣與氧氣的體積比為I 20 :1，濺射氣壓為O. 5Pa 2Pa。當采用電子束蒸發(fā)法沉積時，其控制參數(shù)如下真空度為8 X 10_2 10_5Pa，電子槍工作電壓為5 12KV，速流為O. 5 I. 5A。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明的梯度折射率減反膜折射率在膜厚方向上按照三次方關系梯度變化；折射率 變化趨勢由三層具有特定折射率的膜層體現(xiàn)；三層具有特定折射率的膜層均由同一材料組成；三層膜層的折射率和厚度采取控制物理氣相沉積的靶面與硅片表面夾角，以及沉積時間來實現(xiàn)。該梯度折射率減反膜具有寬光譜、光角譜減反射效果，且制備方法簡單易于工業(yè)化生產(chǎn)。
圖I為本發(fā)明所述的晶硅太陽能電池梯度折射率減反射膜的結構示意 圖2為本發(fā)明實施例2中梯度折射率減反膜梯度分布 圖3為本發(fā)明實施例2中梯度折射率減反膜所代表的梯度曲線 圖4為本發(fā)明實施例2中梯度折射率減反膜在不同入射角度下的反射率曲線圖。圖中1-硅基襯底，2-梯度折射率減反膜，21-第一層薄膜、22-第二層薄膜、23-第三層薄膜，3、玻璃EVA封裝膜。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例I
參見圖1，參見圖1，所述晶硅太陽能電池梯度折射率減反膜2設置于晶硅太陽能電池硅基襯底I上；所述梯度折射率減反膜2上設有玻璃EVA封裝膜3 ;所述梯度折射率減反膜由下自上包括第一層薄膜21，第二層薄膜22和第三層薄膜23 ;所述三層薄膜中任一層薄膜的折射率函數(shù)為n=nsi-(nsi-nglass) (Ax+Bx2+Cx3),其中η為該層薄膜的折射率,χ為該層薄膜上表面與硅基襯底I上表面的距離，Α、B和C為相同或不同的常數(shù)，nsi為硅基襯底I的折射率，nglass為玻璃EVA封裝膜3的折射率。其中，第一層薄膜21、第二層薄膜22和第三層薄膜23的材料均為TiO2 ;第一層薄膜21厚度為20 80nm，第二層薄膜22厚度為5 20nm，第三層薄膜23厚度為60 IOOnm ;第一層薄膜21 600nm折射率為2. 5 2. 9，第二層薄膜22 600nm折射率為2. O
2.4，第三層薄膜23 600nm折射率為I. 5 2. O。所述梯度折射率減反膜2上設有玻璃EVA封裝膜3。實施例2
I)利用磁控濺射沉積法在太陽能電池硅基襯底表面沉積梯度折射率減反膜的第一層薄膜，第一層薄膜600nm波長折射率為2. 5 2. 9，厚度為20 80nm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為O 20° ;其他控制參數(shù)如下氣體流量比標氣與氧氣(O2)的體積比為I 20 :1，濺射氣壓為O. 5Pa 2Pa ；
2)利用磁控濺射沉積法在第一層薄膜表面沉積梯度折射率減反膜的第二層薄膜，第二層薄膜600nm波長折射率為2. O 2. 4，厚度為5 20nm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為20 60° ;其他控制參數(shù)如下氣體流量比標氣與氧氣(O2)的體積比為I 20 :1，濺射氣壓為O. 5Pa 2Pa ；
3)利用磁控濺射沉積法在第二層薄膜表面沉積梯度折射率減反膜的第三層薄膜，第三層薄膜600nm波長折射率為I. 5 2. 0，厚度為60 lOOnm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為60 85° ;其他控制參數(shù)如下氣體流量比標氣與氧氣(O2)的體積比為I 20 :1，濺射氣壓為O. 5Pa 2Pa。采用上述步驟獲得的梯度折射率減反膜的梯度分布參見圖2所示，其所代表的梯 度曲線參見圖3所示，采取上述步驟制備完成的梯度折射率減反膜對不同角度入射光的反射率曲線參見圖4所示。實施例3
所述物理氣相沉積法(PVD)可以為磁控濺射沉積法或電子束蒸發(fā)法
當采用磁控濺射沉積法沉積時，其
當采用電子束蒸發(fā)法沉積時，其控制參數(shù)如下真空度為8X10_2 10_5Pa，電子槍工作電壓為5 12KV，速流為O. 5 I. 5A。I)利用電子束蒸發(fā)法在太陽能電池硅基襯底表面沉積梯度折射率減反膜的第一層薄膜，第一層薄膜600nm波長折射率為2. 5 2. 9，厚度為20 80nm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為O 20° ;其他控制參數(shù)如下真空度為8X10_2 10_5Pa，電子槍工作電壓為5 12KV，速流為O. 5 I. 5A ;
2)利用電子束蒸發(fā)法在第一層薄膜表面沉積梯度折射率減反膜的第二層薄膜，第二層薄膜600nm波長折射率為2. O 2. 4，厚度為5 20nm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為20 60° ;其他控制參數(shù)如下真空度為8X 10_2 10_5Pa，電子槍工作電壓為5 12KV，速流為O. 5 I. 5A ;
3)利用電子束蒸發(fā)法在第二層薄膜表面沉積梯度折射率減反膜的第三層薄膜，第三層薄膜600nm波長折射率為I. 5 2. 0，厚度為60 lOOnm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為60 85° ;其他控制參數(shù)如下真空度為8X 10_2 10_5Pa，電子槍工作電壓為5 12KV，速流為O. 5 I. 5A。
權利要求
1.一種晶硅太陽能電池梯度折射率減反膜，其特征在于，所述梯度折射率減反膜(2)設置于晶硅太陽能電池硅基襯底(I)上；所述梯度折射率減反膜(2)上設有玻璃EVA封裝膜(3);所述梯度折射率減反膜(2)由下自上包括第一層薄膜(21)，第二層薄膜(22)和第三層薄膜(23);所述三層薄膜中任一層薄膜的折射率函數(shù)為n=nsi-(nsi-nglass) (Ax+Bx2+Cx3),其中η為該層薄膜的折射率，X為該層薄膜上表面與硅基襯底(I)上表面的距離，Α、Β和C為相同或不同的常數(shù)，nsi為硅基襯底(I)的折射率，nglass為玻璃EVA封裝膜(3)的折射率。
2.如權利要求I所述的梯度折射率減反膜，其特征在于，所述第一層薄膜(21)，第二層薄膜(22)和第三層薄膜(23)的材料均為TiO2。
3.如權利要求I所述的梯度折射率減反膜，其特征在于，所述第一層薄膜(21)厚度為20 80nm,第二層薄膜(22 )厚度為5 20nm,第三層薄膜(23 )厚度為60 lOOnm。
4.如權利要求I所述的梯度折射率減反膜，其特征在于，所述第一層薄膜(21)600nm折射率為2. 5 2. 9，第二層薄膜(22) 600nm折射率為2. O 2. 4，第三層薄膜(23) 600nm折射率為I. 5 2.0。
5.一種制備權利要求I至4任一項所述梯度折射率減反膜的方法，包括如下步驟 1)利用物理氣相沉積法在太陽能電池硅基襯底表面沉積梯度折射率減反膜的第一層薄膜，第一層薄膜600nm波長折射率為2. 5 2. 9，厚度為20 80nm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為O 20° ; 2)利用物理氣相沉積法在第一層薄膜表面沉積梯度折射率減反膜的第二層薄膜，第二層薄膜600nm波長折射率為2. O 2. 4，厚度為5 20nm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為20 60° ; 3)利用物理氣相沉積法在第二層薄膜表面沉積梯度折射率減反膜的第三層薄膜，第三層薄膜600nm波長折射率為I. 5 2. 0，厚度為60 lOOnm，沉積時控制沉積設備靶面與硅基襯底表面的夾角為60 85°。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一層薄膜，第二層薄膜和第三層薄膜的材料均為TiO2。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述物理氣相沉積法為磁控濺射沉積法，其控制參數(shù)如下氣體流量比標氣與氧氣的體積比為I 20 :1，濺射氣壓為O. 5Pa 2Pa。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述物理氣相沉積法為電子束蒸發(fā)法，其控制參數(shù)如下真空度為8 X 10_2 10_5Pa，電子槍工作電壓為5 12KV，速流為O. 5 I. 5A。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶硅太陽能電池梯度折射率減反膜，該梯度折射率減反膜設置于晶硅太陽能電池硅基襯底上；所述梯度折射率減反膜上設有玻璃EVA封裝膜；所述梯度折射率減反膜由下自上包括第一層薄膜，第二層薄膜和第三層薄膜。本發(fā)明梯度折射率減反膜折射率在膜厚方向上按照三次方關系梯度變化；折射率變化趨勢由三層具有特定折射率的膜層體現(xiàn)；三層具有特定折射率的膜層均由同一材料組成；三層膜層的折射率和厚度采取控制物理氣相沉積的靶面與硅片表面夾角，以及沉積時間來實現(xiàn)。該梯度折射率減反膜具有寬光譜、光角譜減反射效果，且制備方法簡單易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L31/0216GK102916057SQ201210426609
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權日2012年10月31日
發(fā)明者趙保星, 易臻希, 謝于柳 申請人:湖南紅太陽光電科技有限公司