一種太陽能電池用金屬電極的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池用金屬電極，所述金屬電極形成于聚光太陽能電池或者其它需要涂覆減反射膜的太陽能電池的表面，所述太陽能電池表面形成的金屬電極的特征尺寸等于或者小于需要減反射的光波長，以在電極表面產(chǎn)生金屬表面等離子體激元與光子相互耦合形成的混合激發(fā)態(tài)，以此完成對(duì)特定波長光的增透。本發(fā)明通過表面等離子體激元效應(yīng)，顯著提高光增透效果，從而整體提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】一種太陽能電池用金屬電極

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種太陽能電池用金屬電極。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能、水能、地?zé)?、潮汐和太陽能等可再生能源成?1世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定性影響的【技術(shù)領(lǐng)域】之一。而可再生能源中太陽能作為一種新型、潔凈、可再生能源，它的利用有兩個(gè)方面:一個(gè)是將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，另一種即是利用半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)研制太陽能電池轉(zhuǎn)化成電能，又稱太陽能光伏技術(shù)，太陽能光伏技術(shù)中，三五族材料的薄膜聚光電池和晶硅電池等類別，為了盡量提高在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)材料上的太陽能轉(zhuǎn)換效率，均會(huì)在電池表面覆蓋一層減反射膜，用于吸收盡可能多的太陽光。減反射膜多為介質(zhì)膜，根據(jù)減反膜的理論，對(duì)于特定膜系的減反膜來說，能起到減反射效果的波段往往有限，為了盡可能增加減反射波段。新技術(shù)路線主要有制備低折射率的納米結(jié)構(gòu)材料包括Si02，T12納米棒(如圖3所示)，蛾眼結(jié)構(gòu)的SiNx納米錐，納米線(如圖4所示)，以及金屬等離子體激元構(gòu)成的陷光結(jié)構(gòu)(如圖5所示)。所有這些新技術(shù)路線均是考慮其作為減反膜的單一功能而實(shí)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺點(diǎn)，針對(duì)常規(guī)減反膜有限的減反射波段及上述各種新的技術(shù)路線的情況，提供一種能顯著提高聚光太陽能電池或者其它需要涂覆減反射膜的太陽能電池效率的金屬電極，該金屬電極通過表面等離子體激元效應(yīng)，顯著提高光增透效果。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種太陽能電池用金屬電極，所述金屬電極形成于聚光太陽能電池或者其它需要涂覆減反射膜的太陽能電池的表面，所述太陽能電池表面形成的金屬電極的特征尺寸等于或者小于需要減反射的光波長，以在電極表面產(chǎn)生金屬表面等離子體激元與光子相互耦合形成的混合激發(fā)態(tài)，以此完成對(duì)特定波長光的增透。
[0005]所述金屬電極的占空比為4%?6%。
[0006]所述金屬電極有一電流匯聚區(qū)，用于引導(dǎo)電池所產(chǎn)生的所有光生電流。
[0007]所述金屬電極為梳狀金屬電極，包含有多條間隔均布的柵線，每條柵線上沿各自長度方向設(shè)置有多個(gè)間隔均布的圓形凸起，相鄰柵線間的圓形凸起可以正對(duì)亦可以交叉互補(bǔ)，同時(shí)，該梳狀金屬電極還需要保持與相應(yīng)電池結(jié)構(gòu)所匹配的柵線電極占空比。
[0008]所述聚光太陽能電池或者其它需要涂覆減反射膜的太陽能電池為三五族材料的單結(jié)、雙結(jié)及多結(jié)電池，或?yàn)樾枰扛矞p反射膜的硅材料電池。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0010]本金屬電極一方面在保持適合的占空比情況下起到匯聚電流的作用，一方面，它的最小特征尺寸等于或者小于需要減反射的光波長，以在電極表面產(chǎn)生金屬表面等離子體激元與光子相互耦合形成的混合激發(fā)態(tài)，以此完成對(duì)特定波長光的增透，從而整體提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述金屬電極的軸視圖。
[0012]圖2為本發(fā)明所述金屬電極的俯視圖。
[0013]圖3為【背景技術(shù)】中1102納米棒示意圖。
[0014]圖4為【背景技術(shù)】中蛾眼結(jié)構(gòu)的納米線示意圖。
[0015]圖5為【背景技術(shù)】中金屬等離子體激元構(gòu)成的陷光結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]本發(fā)明所述的太陽能電池用金屬電極是形成于聚光太陽能電池或者其它需要涂覆減反射膜的太陽能電池的表面，該種金屬電極的特殊性體現(xiàn)在，它的最小特征尺寸等于或者小于需要減反射的光波長，以在電極表面產(chǎn)生金屬表面等離子體激元與光子相互耦合形成的混合激發(fā)態(tài)，以此完成對(duì)特定波長光的增透，從而整體提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0018]所述金屬電極的占空比仍然保持相應(yīng)電池結(jié)構(gòu)下的普通電極的最優(yōu)化占空比，通常為4%?6%，該金屬電極有一電流匯聚區(qū)，用于引導(dǎo)電池所產(chǎn)生的所有光生電流。
[0019]所述金屬電極的圖形可以為覆蓋太陽能電池表面的任意幾何圖形，該電極材料為半導(dǎo)體工藝常用的金屬電極。
[0020]所述金屬電極的沉積方式包括有熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、磁控濺射及電鍍。相應(yīng)的圖形形成方式包括電子束光刻、普通光刻等與特征尺寸對(duì)應(yīng)的光刻工藝。
[0021]所述聚光太陽能電池或者其它需要涂覆減反射膜的太陽能電池為三五族材料的任意單結(jié)、雙結(jié)及多結(jié)電池，或?yàn)樾枰扛矞p反射膜的各種形態(tài)硅材料電池。
[0022]下面我們結(jié)合附圖1和附圖2，對(duì)本發(fā)明所述的金屬電極作具體說明，其情況如下:
[0023]如圖1和圖2所示，為用來吸收600-800nm光波段的GaAs單結(jié)電池器件，該電池由射極層1、基極層2、背場層3以及襯底4構(gòu)成。該電池表面形成的金屬電極為梳狀金屬電極，在電池鍍膜前加工好電極結(jié)構(gòu)，該梳狀金屬電極包含有多條間隔均布的柵線，每條柵線上沿各自長度方向設(shè)置有多個(gè)間隔均布的圓形凸起5，相鄰柵線間的圓形凸起可以正對(duì)亦可以交叉互補(bǔ)，或其它任何為了產(chǎn)生金屬表面等離子體激元與入射光子相互耦合的形式。該金屬電極形成的圖形的最小特征尺寸為需要減反射的光波長或者更小，以此來產(chǎn)生金屬表面等離子體激元與入射光子的相互耦合，從而達(dá)到增透的目的。此外，該梳狀電極圖形同時(shí)還需要保持與該電池結(jié)構(gòu)所匹配的柵線電極占空比，以達(dá)到不影響其它電池電特性的目的。而在本實(shí)施例中，該梳狀金屬電極最佳占空比為5.1 %，為了提高所需波長的增透，在保持占空比不變的情況下，該梳狀金屬電極上的圓形凸起5的最小特征尺寸設(shè)計(jì)為直徑600nm，由于會(huì)產(chǎn)生金屬表面等離子體激元與入射光子的相互親合，因而可以提高600nm波段光的吸收，最終提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0024]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池用金屬電極，所述金屬電極形成于聚光太陽能電池或者其它需要涂覆減反射膜的太陽能電池的表面，其特征在于:所述太陽能電池表面形成的金屬電極的最小特征尺寸等于或者小于需要減反射的光波長，以在電極表面產(chǎn)生金屬表面等離子體激元與光子相互耦合形成的混合激發(fā)態(tài)，以此完成對(duì)特定波長光的增透。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池用金屬電極，其特征在于:所述金屬電極的占空比為4%?6%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池用金屬電極，其特征在于:所述金屬電極有一電流匯聚區(qū)，用于引導(dǎo)電池所產(chǎn)生的所有光生電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池用金屬電極，其特征在于:所述金屬電極為梳狀金屬電極，包含有多條間隔均布的柵線，每條柵線上沿各自長度方向設(shè)置有多個(gè)間隔均布的圓形凸起，相鄰柵線間的圓形凸起可以正對(duì)亦可以交叉互補(bǔ)，同時(shí)，該梳狀金屬電極還需要保持與相應(yīng)電池結(jié)構(gòu)所匹配的柵線電極占空比。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK104485366SQ201410721033
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】潘旭, 張楊, 楊翠柏, 張小賓 申請人:瑞德興陽新能源技術(shù)有限公司