專利名稱：一種多結(jié)太陽電池寬光譜減反射膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種多結(jié)太陽電池技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體涉及一種多結(jié)太陽電池寬光譜減反射膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
GalnP/GaAs/Ge三結(jié)太陽電池在空間應(yīng)用中(AMO)的效率已經(jīng)接近極限，為了進(jìn)一步提高太陽電池的效率，對(duì)AMO光譜進(jìn)行更好的劃分，新的空間太陽電池更傾向于四結(jié)至六結(jié)電池的研究。多結(jié)太陽電池利用的光譜范圍擴(kuò)展，需要減反射膜的作用范圍拓寬到 300-1800nm,以保證光的有效吸收。目前的三結(jié)電池可以用簡(jiǎn)單的雙層減反射膜控制反射， 而對(duì)于更寬光譜的減反射要求，必須使用更復(fù)雜的多層薄膜結(jié)構(gòu)，形成折射率梯度變化的減反射膜體系。
目前國(guó)內(nèi)還未有四結(jié)以上的成熟電池出現(xiàn)，因此對(duì)適合多結(jié)太陽電池的寬光譜減反射膜的研究近乎空白。而國(guó)外多結(jié)太陽電池的發(fā)展更早，美國(guó)的Emcore公司及Spectrolab公司等相繼報(bào)道了四結(jié)、五結(jié)甚至六結(jié)的太陽電池，效率較傳統(tǒng)的三結(jié)太陽電池有了很大突破。因此，國(guó)外對(duì)減反射膜也相應(yīng)地進(jìn)行了更為深入的研究。Lucas Alves 等人的專利《Antireflection Coating for Multi-junction Solar Cells》(US 2011/0232745 Al)中就已報(bào)道在三結(jié)太陽電池上得到300_1850nm范圍內(nèi)平均反射率小于 5%的減反射膜。但該專利所述的三結(jié)太陽電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且涉及的是磁控濺射設(shè)備，與本發(fā)明所使用的電子束蒸發(fā)設(shè)備有所不同。
國(guó)內(nèi)目前在四結(jié)、五結(jié)電池上還未有成果，不能確保解決多結(jié)太陽電池解決寬光譜減反射膜的難題。因此，業(yè)界對(duì)多結(jié)太陽電池寬光譜減反射膜有所希冀，特別是需要一種多結(jié)太陽電池寬光譜減反射膜的制備方法。在各方的努力研究下，不久的將來國(guó)內(nèi)必然會(huì)出現(xiàn)四結(jié)、五結(jié)太陽電池，而本專利恰好能為多結(jié)太陽電池解決寬光譜減反射膜的難題。·發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種多結(jié)太陽電池寬光譜減反射膜的制備方法，利用制備得到的折射率低于I. 2的材料及HL膜系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出適合多結(jié)太陽電池的減反射膜。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種多結(jié)太陽電池寬光譜減反射膜制備方法，包括如下步驟步驟I、選擇一種高折射率材料、一種低折射率材料作為鍍膜材料，用橢偏儀測(cè)試兩種材料的光學(xué)參數(shù)(n，k)，輸入優(yōu)化程序；步驟2、在電子束蒸發(fā)設(shè)備中裝入電機(jī)使基片旋轉(zhuǎn)，同時(shí)令基片法向與電子束成一定角度，在基片上蒸鍍的材料為低折射率材料，用橢偏儀測(cè)試其光學(xué)參數(shù)(n，k)，輸入優(yōu)化程序;
步驟3、確定膜系層數(shù)，優(yōu)化程序中輸入多結(jié)電池的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括所述多結(jié)電池每一 層厚度及其光學(xué)參數(shù)，運(yùn)行優(yōu)化程序計(jì)算出最優(yōu)膜厚；接近電池表面的材料為高折射率材 料，然后在高折射率材料上鍍低折射率材料形成HL ；
步驟4、重復(fù)所述步驟3中形成HL的過程，依次遞增HL個(gè)數(shù)，形成寬光譜減反射膜結(jié) 構(gòu)，然后將用斜角入射方法制備的折射率小于1. 2的材料加在所述反射膜結(jié)構(gòu)上。進(jìn)一步，所述低折射率材料為Si02、A1203或MgF，所述高折射率材料為Ti02、 Ta205、ZnS、Ti02、Hf02 或 Nb05。進(jìn)一步，所述基片法向與電子束成的角度大于80°。進(jìn)一步，所述優(yōu)化程序的目標(biāo)函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種多結(jié)太陽電池寬光譜減反射膜制備方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟I、選擇一種高折射率材料、一種低折射率材料作為鍍膜材料，用橢偏儀測(cè)試兩種材料的光學(xué)參數(shù)(n，k)，輸入優(yōu)化程序； 步驟2、在電子束蒸發(fā)設(shè)備中裝入電機(jī)使基片旋轉(zhuǎn)，同時(shí)令基片法向與電子束成一定角度，在基片上蒸鍍的材料為低折射率材料，用橢偏儀測(cè)試其光學(xué)參數(shù)(n，k)，輸入優(yōu)化程序; 步驟3、確定膜系層數(shù)，優(yōu)化程序中輸入多結(jié)電池的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括所述多結(jié)電池每一層厚度及其光學(xué)參數(shù)，運(yùn)行優(yōu)化程序計(jì)算出最優(yōu)膜厚；接近電池表面的材料為高折射率材料，然后在高折射率材料上鍍低折射率材料形成HL ； 步驟4、重復(fù)所述步驟3中形成HL的過程，依次遞增HL個(gè)數(shù)，形成寬光譜減反射膜結(jié)構(gòu)，然后將用斜角入射方法制備的折射率小于I. 2的材料加在所述反射膜結(jié)構(gòu)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的減反射膜制備方法，其特征在于，所述低折射率材料為Si02、A1203 或 MgF，所述高折射率材料為 Ti02、Ta205、ZnS, Ti02、Hf02 或 Nb05。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的減反射膜制備方法，其特征在于，所述基片法向與電子束成的角度大于80°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的減反射膜制備方法，其特征在于，所述優(yōu)化程序的目標(biāo)函數(shù)為
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的減反射膜制備方法制成的減反射膜，其特征在于，所述減反射膜為高折射率材料、低折射率材料組成多層交替結(jié)構(gòu)上鍍有一層折射率小于I. 2的材料。
全文摘要
本發(fā)明的多結(jié)太陽電池寬光譜減反射膜及其制備方法，步驟包括選擇一種高折射率材料、一種低折射率材料作為鍍膜材料，改進(jìn)電子束蒸發(fā)設(shè)備，用橢偏儀測(cè)試材料光學(xué)參數(shù)(n，k)，輸入優(yōu)化程序；確定膜系層數(shù)，優(yōu)化程序中輸入多結(jié)電池的結(jié)構(gòu)參數(shù)，運(yùn)行優(yōu)化程序計(jì)算出最優(yōu)膜厚；接近電池表面的材料為高折射率材料，然后在高折射率材料上鍍低折射率材料形成HL，遞增HL形成寬光譜減反射膜結(jié)構(gòu)，然后將折射率小于1.2的材料加在所述反射膜結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是選用材料均為常見材料即可，通過優(yōu)化厚度，能有效降低300～1800nm的較寬范圍內(nèi)電池的反射率。該方法工藝簡(jiǎn)便，又能得到適合多結(jié)電池寬光譜范圍的減反射膜，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK102983226SQ20121053920
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者方昕, 張瑋, 王藝帆 申請(qǐng)人:上?？臻g電源研究所