三維抗反射納米錐膜的制作方法
【專利摘要】公開了三維納米錐膜層及其相關裝置。所述納米錐膜層表現諸如抗反射、疏水性、和低成本生產等期望性質。所述納米錐膜層可利用于覆蓋光伏電池的表面并且向所述光伏電池提供各種好處，例如增強其光吸收能力、提供水分保護、提高光電轉換效率、促進自清潔、以及其他此類好處。此外，在一個方面，在此公開了制造三維納米錐膜層的方法。
【專利說明】三維抗反射納米錐膜
[0001]相關申請
[0002]本申請要求于2013年11月21日提交的標題為“LOW-COST AND FLEXIBLE THREE-DIMENS1NAL NANO⑶NE ANT1-REFLECT1N FILMS WITH SELF-CLEANING FUNCT1N FORHIGH-EFFICIENCY PHOTOVOLTAICS”的美國臨時專利申請第61/963，020號的優先權，其全部內容通過引用合并于此。
技術領域
[0003]本主題公開一般涉及納米錐膜、納米錐膜的制造以及能利用納米錐膜的抗反射性質、疏水性質、促進雜物去除的能力的應用以及其他此類用途。
【背景技術】
[0004]增強光伏器件的效率的需求正在增長。光伏器件通過捕獲太陽能并將太陽能轉換成電能來工作。光伏電池的一個非常重要的能力是捕獲入射光以轉換為電能，從而變為更有效的光伏電池。加強捕獲入射光的能力的一種方法是減少反射離開光伏電池的光。可將抗反射涂層涂覆于光伏電池的表面以增加對入射光的捕獲并且減少光的反射。近年來，最大的挑戰之一是使用抗反射涂層來減少成本并改善光伏電池的性能。
[0005]傳統上，四分之一波長(λ/4)抗反射涂層和其他此類抗反射涂層已被廣泛采用以減少光伏器件的表面上的光反射。然而，現有的抗反射涂層在捕獲入射光方面具有有限的有效性，這是因為涂層的抗反射效力依賴于入射光波的波長、入射光接觸光伏電池表面的角度、以及入射光與光伏電池接觸時是否發生干涉。干涉可以在雜物、油或其他材料積聚在光伏電池表面上時發生。現有抗反射涂層的另一局限是，其制造要求昂貴的化學及物理沉積處理，這經常導致大規模生產成本高昂。此外，許多制造處理將光伏材料并入到微觀結構中，這可能造成增加涂層材料的表面復合并且最終降低太陽能裝置的性能的各種缺陷。此夕卜，現有的涂層制造方法會實施自上而下或自下而上的制造方法，這抑制了與期望最終產品相關的控制和精度。
[0006]存在對新的光伏電池涂層和制造方法的需求，以解決與光伏電池涂層相關的抗反射能力差、制造昂貴、能量轉換減少、光吸收有限、以及表面雜物積聚的問題。

【發明內容】

[0007]下面呈現簡化概要以提供對在此公開的一些方面的基本理解。此概要并非詳細的綜述。其并非旨在識別關鍵或重要要素，也非劃定公開的各方面的范圍。其唯一目的是以簡化的形式呈現一些概念，作為隨后呈現的更詳細的描述的前序。
[0008]為了抑制光的反射、促進光伏電池對更多光進行捕獲、增強將光轉換成電的效率、提供水分保護、以及促進雜物的自去除，提供了一些裝置和制造這些裝置的一些方法。在一個方面，提供了一種裝置，其包括:納米錐層，其包括第一材料；以及襯底層，其包括第二材料，其中所述納米錐層和所述襯底層形成具有抗反射性質的柔性納米錐膜，其中所述柔性納米錐膜涂覆用于吸收光并且轉換能量的光伏器件，并且其中所述納米錐膜促進所述光伏器件相對于無所述納米錐膜涂層時的光吸收的增加，以及所述光伏器件相對于無所述納米錐膜涂層時的能量轉換輸出的增加。
[0009]在另一方面，提供了一種方法，其包括:用包括以六角圖案布置的硅納米柱的蓋印元件在電化學拋光過的鋁箔層表面上刻印納米壓痕陣列從而形成刻印表面;對所述電化學布置的鋁箔層的所述刻印表面進行電化學陽極氧化和濕法化學刻蝕以制造鋁i_錐陣列;將包括聚二甲基硅氧烷的預混溶液涂覆到所述鋁i_錐陣列上從而形成聚二甲基硅氧烷納米錐膜；以及從所述鋁i_錐陣列去除聚二甲基硅氧烷納米錐膜。在一個方面，所述方法還可以包括:在所述刻印表面上濺射金膜，其中所述金膜在去除所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜時阻止聚二甲基硅氧烷粘在所述鋁1-錐陣列上。
[0010]在另一方面，提供了一種裝置，其包括:光伏電池，其包括碲化鎘材料；以及聚二甲基硅氧烷納米錐膜，其覆蓋所述光伏電池的表面，其中所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜包括納米錐陣列圖案層和襯底層，并且其中所述光伏電池相比于無所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池具有增強的抗反射性質，相比于無所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池具有提高的能量轉換能力，以及相比于無所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池具有增加的能量輸出。
[0011]為實現前述的和相關的目的，本主題公開包括下文中全面描述的各個特征。下面的描述和附圖詳細地闡述了特定的說明性方面。然而，這些方面僅代表可以采用在此公開的原理的各種方法中的幾種。其他各方面、優點和新特征根據下面結合附圖考慮的詳細描述將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0012]圖1示出了涂覆于光伏電池的具有抗反射性質的柔性納米錐膜的非限制性示意框圖。
[0013]圖2示出了涂覆于碲化鎘光伏電池的具有抗反射性質的聚二甲基硅氧烷納米錐膜的非限制性示意框圖。
[0014]圖3(A_D)示出了制造柔性納米錐膜的非限制性方法。
[0015]圖3(E)為鋁箔層的表面上的金膜的圖像。
[0016]圖3(F)為每個納米錐具有Ιμπι間距和Ιμπι深度的柔性納米錐膜的各納米錐行的圖像。
[0017]圖4(A)為柔性納米錐膜的圖像。
[0018]圖4(B)示出了被聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池表面的示意結構。
[0019]圖4(C)為覆蓋碲化鎘器件表面的聚二甲基硅氧烷納米錐膜的圖像。
[0020]圖4(D)為以152°的大接觸角接觸聚二甲基硅氧烷納米錐膜表面的一滴水的圖像。
[0021]圖4(E)為以98°的接觸角接觸平面聚二甲基硅氧烷膜表面的一滴水的圖像。
[0022]圖5(A)示出了比較有聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池與無聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池的反射光譜的示圖。
[0023]圖5(B)示出了比較有聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池與無聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池的J-V曲線的圖表。
[0024]圖5(C)示出了比較有聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池與無聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池的量子效率測量的圖表。
[0025]圖5(D)示出了比較有聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池與無聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池的功率輸出改善的圖表。
[0026]圖6示出了制造抗反射裝置的非限制性示例方法。
[0027]圖7示出了制造抗反射裝置的非限制性示例方法。
[0028]圖8示出了制造抗反射裝置的非限制性示例方法。
【具體實施方式】
[0029]提供了柔性納米錐膜裝置以提高光伏電池吸收光的能力。還提供了制造柔性納米錐膜的方法。最近，光伏電池(也被稱為太陽能電池)作為替代能源的形式在全世界得到了普及。光伏電池被用作將陽光直接轉換成電的裝置并且對于消費者而言經常是更廉價的能源而對發電而言是對燃燒化石燃料的可行的替代。鑒于光伏電池的日益普及，存在提高其將陽光轉換成電的能力的效力、減少制造更加有效的裝置所關聯的成本、以及改善其總體性能的需要。
[0030]在此公開了包括納米結構的三維柔性納米膜，由于大表面面積和三維結構，其具有抗反射性質，幫助光吸收的增加并且促進有效的電荷分離。柔性納米膜可以涂覆在光伏材料上以促進更有效的光吸收和光電轉換。此外，柔性納米膜包括疏水性質，其通過僅僅讓水流離納米膜的表面來促進納米膜的清潔。在一方面，公開了包括鋁箔上的三維納米柱陣列的膜，其中可以定制三維納米柱結構尺度中的高度和間距。
[0031]首先參照圖1，示出了抗反射裝置100。裝置100包括:納米錐層102，其包括第一材料；以及襯底層104，其包括第二材料，其中納米錐層102和襯底層104形成具有抗反射性質的柔性納米錐膜108。在一方面，柔性納米錐膜108涂覆在用于吸收光并轉換能量的光伏器件106，并且其中納米錐膜108促進光伏器件106相對于無納米錐膜108涂層時的光吸收的增加，以及光伏器件106相對于無納米錐膜108涂層時的能量轉換輸出的增加。
[0032]在一方面，納米錐層102的第一材料可以是具有陽極氧化鋁的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，并且襯底層104的第二材料可以是鋁(Al)襯底。對于納米錐層102的第一材料，PDMS具有很多引人注目的性質，例如價廉、環境友好、抵抗惡劣天氣條件、以及有機械彈性。此外，PDMS是透明的，并且這樣的光學清晰度允許光通過該材料，這對于光伏電池是適用于促進光吸收目的的性質。在另一方面，納米錐層102的第一材料可以是具有類似于PDMS的性質(例如，材料柔性和耐久性)的其他塑料材料，例如聚碳酸酯或聚酰亞胺。在另一方面，第一材料也可以包括成型為PDMS的陽極氧化鋁材料。
[0033]納米錐層102和襯底層104共同形成柔性納米錐層108。納米錐層102可以包括第一材料，其通過利用納米柱1-錐陣列的制造過程形成為六角地布置的納米錐(也被稱為納米柱)。納米柱1-錐陣列是允許PDMS呈現納米錐結構形狀的模板模具。結構上，納米柱為納米錐層102提供有利的尺度，因為它們具有提供暴露于光的大面積的大表面面積和三維特征。此外，在一方面，納米柱提供更大的抗反射面積以促進對以很多角度接觸納米柱表面的光的吸收。
[0034]在另一方面，作為納米錐層108的一部分的納米柱與光伏器件106結合，以提供增強的光吸收和有效的受激電子(例如，通過吸收光子的電子激發)與對應空穴之間的電荷分離。隨著光伏器件106在帶負電的電子與帶正電的空穴(也被稱為激子)之間的電荷分離上變得更加有效，可以由光伏器件106產生更多電流并且產生這樣的電流要求更少的能量。光伏器件106產生能量的效率也可以通過控制納米錐層102的納米柱中的一個或多個的高度和間距來改變。
[0035]在一方面，納米錐膜108可以用作光伏器件106表面上的涂層。光伏器件106是通過將陽光轉換成電來產生電功率的器件。在一方面，光伏器件106可以包括連續成組并指向為一個方向的多個太陽能電池，其還被稱為太陽能電池板或光伏電池板。光伏器件106利用表現光伏效應(在暴露于光時材料中產生電壓或電流)的材料。在一方面，由于涂層的抗反射性質，納米錐膜108可以顯著地改善光伏器件106的性能(相比于無納米錐膜層涂層108的光伏器件106)。抗反射性質轉而帶來光伏器件106的更有效的光吸收，如光伏器件106產生的更高的短路電流密度(Js。)所證實的那樣。
[0036]在一方面，光伏器件106可以包括覆蓋表現光伏效應的材料(例如，半導體晶圓)的一張玻璃。該玻璃覆蓋物可以保護表現光伏效應的材料，同時還提供用于被材料吸收的光可以通過的透明表面。在一方面，納米錐膜108的PDMS第一材料可以附接至平板玻璃襯底(例如，作為PDMS與玻璃之間的強范德瓦爾斯相互作用的結果)，從而允許納米錐膜108安裝在光伏器件106的太陽能電池表面上。PDMS的自附接性質允許方便的安裝(例如，不需要粘合劑)并且幫助納米錐膜108的用戶友好的替換。
[0037]簡要參照圖2，示出了非限制性示例裝置200。裝置200包括:光伏電池206，其包括碲化鎘(CdTe)材料;PDMS納米錐膜208，其覆蓋光伏電池表面，其中PDMS納米錐膜208包括納米錐陣列圖案層202和襯底層204，并且其中光伏電池206具有相比于無PDMS納米錐膜208覆蓋的光伏電池增強的抗反射性質、相比于無PDMS納米錐膜208覆蓋的光伏電池提高的能量轉換能力、以及相比于無PDMS納米錐膜208覆蓋的光伏電池206增加的能量輸出。
[0038]類似于圖1中的裝置100，裝置200包括:納米錐膜208，其包括PDMS和諸如鋁的襯底。在一方面，納米錐膜208呈現諸如多行突出三維納米錐的圖案的形式，其包括納米錐陣列圖案層202。在非限制性示例實施例中，納米錐陣列圖案層202可以包括按照包括至少Ιμπι間距和至少IMi高度的圖案的至少兩個納米錐。每個納米錐的間距和高度可以制作成不同的尺寸，以獲得不同的疏水性質和光吸收性質。在非限制性實施例中，納米錐陣列圖案層202可以包括納米錐以外的結構和形態，例如納米球、納米管、納米棒、納米線、或多孔膜。
[0039]在另一方面，裝置200包括碲化鎘光伏電池206。碲化鎘光伏電池206包括能夠吸收陽光并將陽光轉換成電的薄半導體層碲化錦材料。在一方面，光伏電池206可以包括娃層，然而，碲化鎘比硅顯著地廉價，這可以給消費者帶來有經濟效益的制造和更低的單位瓦電價。較廉價的成本部分是由于鎘材料充足和制造該材料(例如，混合分子)與基于硅的光伏電池相關的使不同類型的硅和摻雜硅結合所要求的多步驟過程相比的便利性。在另一方面，可以實施裝置200的其他非限制性實施例，例如改變光伏電池206的材料組成，使其包括銅銦鎵砸光伏電池或者硅光伏電池。
[0040]無納米錐膜208的碲化鎘光伏電池206的局限是低于硅光伏電池的光電轉換效率。在一方面，為了克服這樣的局限，將納米錐膜208附接至碲化鎘光伏電池206，提供增強光伏電池206吸收光并將光能轉換成電的能力的抗反射覆蓋。裝置200不僅通過最小化陽光反射來允許更多的光進入光伏電池206，還更有效地采集額外吸收的陽光以促進更多電流的產生。此外，裝置200的制造相比于硅光伏電池具有經濟效益，同時維持較高級別的有效能量轉換。
[0041]與裝置200有關的另一益處是最低限度地暴露于水分的能力。在一方面，裝置200相比于無TOMS納米錐膜208覆蓋的裝置具有提高的疏水性質，其中提高的疏水性質通過促使水滴離PDMS納米錐膜208的表面來促進雜物從裝置的去除。滴離的水有效地清潔裝置200的表面，因為它從裝置200表面帶走了可能阻礙或抑制光吸收的雜物和其他材料。
[0042]現參照圖3(A)至圖3(F)，示出了納米錐層102的圖像300A-300F和制造納米錐層102的各種方法。在一方面，圖3(A)示出了具有六角地布置的納米柱的硅(Si)模具，其中該模具用于刻印納米柱壓痕陣列。在一方面，包括六角布置的納米柱的硅模具可以用于蓋印電化學拋光過的鋁(Al)箔，得到鋁箔表面上的納米柱壓痕陣列。在非限制性示例實施例中，納米柱可以具有200nm的高度和介于500nm至2μπι之間的可調間距。圖3(B)示出了通過被刻印鋁箔上的多步驟陽極氧化和濕法刻蝕處理制造的1-錐陣列，而該鋁箔在酸性溶液中并且直流(DC)電壓施加到此溶液。
[0043]另外，在一方面，鋁1-錐陣列可以用測量值為50nm的金(Au)膜涂覆。在一方面，可以在鋁1-錐陣列表面上濺射金膜，以防止隨后添加的PDMS粘住或殘留并還方便隨后添加的PDMS層的去除。轉向圖3(C)，示出了涂金1-錐陣列的圖像，其中預混的PDMS被倒在涂金1-錐陣列上。在一方面，可以將脫氣和固化處理應用于用PDMS分層的涂金1-錐陣列。在圖3(D)，示出了剝去了涂金1-錐陣列的納米錐膜層108的圖像。在圖3(E)，示出了包括具有Ιμπι間距和Ιμπι深度的納米錐壓痕的涂金1-錐陣列模板的掃描電子顯微(SEM)圖像。在圖3(F)，示出了包括多行納米錐的納米錐膜108的SEM圖像，其中每個納米錐具有Ιμπι間距和Ιμπι深度。
[0044]參照圖4(A)至圖4(E)，圖4(A)為柔性納米錐膜層108的圖像。圖4(B)為用納米錐膜層108覆蓋的光伏電池106的非限制性示例示圖。在一方面，公開了具有諸如碲化鎘層、硫化鎘層、透明導電氧化物層(TC0)、玻璃層和納米錐膜層108等很多層的光伏電池106。納米錐膜108可以為包括很多材料組成的各種光伏電池的覆蓋物。在圖4(C)，示出了碲化鎘光伏器件106表面處的納米錐膜108的圖像以及此類器件的抗反射視覺效果。左側的物體是被納米錐膜108覆蓋的碲化鎘光伏器件106，并且作為比較的右側的物體是無納米錐膜108覆蓋的碲化鎘光伏器件106。左側的物體明顯地示出對光反射的抑制，而右側的物體表現出對室內熒光燈的明顯反射。
[0045]在圖4(D)，示出了停留在PDMS納米錐膜108表面上的一滴水的圖像，其中水滴與納米錐膜層表面的接觸角是152°。在圖4(E)，示出了以98°的接觸角停留在平坦PDMS膜(相對于三維納米錐PDMS膜)表面上的另一滴水。相比于平坦PDMS膜，包括PDMS材料的納米錐膜層部分地由于三維納米錐結構而表現出疏水性的改善。圖4(D)和圖4(E)示出了納米錐膜108的疏水性質，如納米錐膜108表面頂部的每個水滴的停留和結構完整性所證實的那樣。此夕卜，在一方面，鑒于納米錐膜108的疏水性質，水可以容易地滴離膜層表面，同時清潔膜表面并保護膜下方的各個層免受水分損壞。
[0046]現在參照圖5(A)至圖5(D)，示出了繪出與裝置200關聯的各種性質相關數據的圖表。在圖5(A)，示出了繪出用柔性納米錐膜208覆蓋的碲化鎘(CdTe)光伏器件206的反射率數據的圖表，以及繪出無柔性納米錐膜208覆蓋的碲化鎘(CdTe)光伏器件206的反射率數據的圖表。數據定量地表征包括納米錐的三維柔性納米錐膜208的抗反射效應，其中CdTe光伏電池206上的高度和間距為Ιμπ^χ-軸繪出了光接觸光伏電池206的入射角，其從0°(垂直入射)開始以10°的間隔結束于60° οy-軸繪出了給定光接觸光伏電池206的特定入射角時的被反射光的百分比。
[0047]在一方面，隨著光線接觸光伏電池表面的角度增加，無柔性納米錐膜涂層的光伏電池反射更高百分比的光。相反，在一方面，與光接觸光伏電池表面的角度無關，被柔性納米錐膜涂層覆蓋的光伏電池表面穩定地反射最小百分比的光。因此被柔性納米錐膜涂層覆蓋的光伏電池表面反射更少的光并吸收更多的光。另外，數據顯示隨著光以更高的入射角接觸光伏電池206，納米錐膜208的抗反射性質更加突顯。特別是，在一方面，當光以60°入射角接觸納米錐膜涂層時，光伏電池206的光電轉換效率提高了約1 %。
[0048]在圖5(B)，示出了描繪相比于無柔性納米錐膜208覆蓋的CdTe光伏電池206的功率轉換的、用柔性納米錐膜208覆蓋的CdTe光伏電池206的功率轉換效率的圖表。圖表識別了關于開路電壓(V。。)、填充因子(FF)和(QEJS。)電路電流密度獲得的數據。通過每個觀測數據可以發現其中用柔性納米錐膜覆蓋的CdTe光伏電池206表面的功率轉換效率為15.1%，并且無柔性納米錐膜的CdTe光伏電池206的功率轉換效率為14.4%。這些結果顯示了轉換效率的約4.9%的提高，這對于高性能CdTe光伏電池206是重要的。
[0049]在圖5(C)，示出了描繪有柔性納米錐膜208覆蓋以及無柔性納米錐膜208覆蓋的CdTe裝置的短路電流密度(QEJsc)的圖表。從QE測量獲得的電路電流密度分別為25.14mA/cm2和24.03mA/cm2，這表示電路電流密度通過在CdTe光伏電池206表面上采用納米錐膜208覆蓋物而增強了約4.6%。在圖5(D)，示出了評估納米錐膜208層表面覆蓋了的光伏電池206在對應于中午時間的垂直入射以及對應于從中午過了 4小時后的60°入射假設下的一整天的的功率輸出的圖表。用納米錐膜208覆蓋的光伏電池206顯示了電功率輸出的全天的提高。相比于無納米錐膜208時的.995kWh/m2能量輸出，利用納米錐膜208的光伏電池206的每日功率輸出是1.063kffh/m2，這意味著利用納米錐膜208的光伏電池的功率輸出增強了7 %。
[0050]現轉到圖6至圖8，示出了根據本公開的某些方面的方法或流程圖。然而，為了簡化說明的目的，公開的各方法作為一系列的動作來示出并描述，公開的主體不受動作順序的限制，因為一些動作可以以與在此示出和描述的不同的順序發生并且/或者與在此示出和描述的其他動作并行地發生。例如，本領域技術人員將理解并領會，方法可以替代地表示為例如在狀態圖中的一系列相互關聯的狀態或事件。此外，實施根據主題公開的方法并不要求所有示出的動作。
[0051]現參照圖6，示出了根據實施例的在本文中公開的制造三維柔性納米錐膜的方法600的非限制性示例的流程圖。在602，利用包括以六角圖案布置的硅納米柱的蓋印元件在電化學拋光過的鋁箔層表面上刻印納米壓痕陣列，從而形成刻印表面。在604，對電化學布置的鋁箔層的刻印表面執行電化學陽極氧化和濕法化學刻蝕處理，以制造鋁1-錐陣列。在606，將包括聚二甲基硅氧烷的預混溶液涂覆到鋁1-錐陣列上，從而形成聚二甲基硅氧烷納米錐膜。在608，從鋁1-錐陣列去除聚二甲基硅氧烷納米錐膜。
[0052]現參照圖7，示出了根據實施例的在本文中公開的制造三維柔性納米錐膜的方法700的非限制性示例的流程圖。在702，利用包括以六角圖案布置的硅納米柱的蓋印元件在電化學拋光過的鋁箔層表面上刻印納米壓痕陣列，從而形成刻印表面。在704，對電化學布置的鋁箔層的刻印表面執行電化學陽極氧化和濕法化學刻蝕處理，以制造鋁1-錐陣列。在706，在刻印表面上濺射金膜，其中金膜在去除聚二甲基硅氧烷納米錐膜時阻止聚二甲基硅氧烷粘貼在鋁1-錐陣列上。在708，將包括聚二甲基硅氧烷的預混溶液涂覆到鋁1-錐陣列上，從而形成聚二甲基硅氧烷納米錐膜。在710，從鋁1-錐陣列去除聚二甲基硅氧烷納米錐膜。
[0053]現參照圖8，示出了根據實施例的在本文中公開的制造三維柔性納米錐膜的方法800的非限制性示例的流程圖。在802，利用包括以六角圖案布置的硅納米柱的蓋印元件在電化學拋光過的鋁箔層表面上刻印納米壓痕陣列，從而形成刻印表面。在804，對電化學布置的鋁箔層的刻印表面執行電化學陽極氧化和濕法化學刻蝕處理，以制造鋁1-錐陣列。在806，在刻印表面上濺射金膜，其中金膜在去除聚二甲基硅氧烷納米錐膜時阻止聚二甲基硅氧烷粘貼在鋁1-錐陣列上。在808，將包括聚二甲基硅氧烷的預混溶液涂覆到鋁1-錐陣列上，從而形成聚二甲基硅氧烷納米錐膜。在810，對預混溶液、金膜、和鋁1-錐陣列進行脫氣和固化。在812，從鋁1-錐陣列去除聚二甲基硅氧烷納米錐膜。
[0054]鑒于上面描述的示例性裝置，可根據描述的主題來實施的方法將參照各種示圖的流程圖來更好地領會。然而為了簡化說明的目的，各方法作為一系列的框來示出并描述，應當理解并領會，要求權利的主題不受這些框的順序的限制，因為一些框可以以與本公開中示出和描述的不同的順序發生并且/或者與本公開中示出和描述的其他框并行地發生。在通過流程圖示出非順序的、分枝的流程之處，可以領會，可以實施實現相同或相似結果的各種其他分枝、流程路徑、以及框的順序。此外，實施下文中描述的各種方法并不要求所有示出的框。
[0055]除本公開中描述的各種實施例之外，應當理解可以使用其他相似的實施例，或者可以在不偏離(各)實施例的前提下對描述的(各)實施例進行很多修改和添加，用于執行對應(各)實施例的相同或等效的功能。除此之外，納米錐膜層和納米錐膜層覆蓋的光伏器件可以共享本公開中描述的一個或多個功能的性能。相應的，本發明不應限于任何單個實施例，而是可以根據隨附的權利要求在寬度、精神和范圍上進行理解。
[0056]此外，術語“或”旨在意味包容性的“或”，而非排他性的“或”。也就是，除非另外指定，或者在上下文中明確表示，“X采用A或B”旨在意味任一自然包容性置換。也就是，如果X采用A; X采用B;或者X采用A和B兩者，則“X采用A或B”滿足前述示例中的任一個。此外，在主題說明書和附圖中使用的詞語“一個”和“一”應通常理解為意味“一個或多個”，除非另外指定或者從上下文中明確表示為針對單數形式。
[0057]上面的描述包括提供主題創新的優點的裝置和方法的各示例。當然，為了描述要求權利的主題的目的，不可能描述各個組件或方法的每一種可能的組合，但是本領域普通技術人員可以認識到，在此描述的各種實施例的許多其他組合和置換是可能的。此外，對于在詳細描述、權利要求、附錄和附圖中使用的術語“包括”、“具有”、“擁有”等，這些術語旨在(以與術語“包括”類似的方式)是包容性的，如術語“包括”在權利要求中作為過渡詞采用時被解釋的那樣。
【主權項】
1.一種裝置，包括: 納米錐層，其包括第一材料；以及 襯底層，其包括第二材料，其中所述納米錐層和所述襯底層形成具有抗反射性質的柔性納米錐膜，其中所述柔性納米錐膜對用于吸收光并且轉換能量的光伏器件進行涂覆，并且其中所述納米錐膜促進所述光伏器件相對于無所述納米錐膜涂層時的光吸收的增加，以及所述光伏器件相對于無所述納米錐膜涂層時的能量轉換輸出的增加。2.權利要求1的裝置，其中所述第一材料為用陽極氧化鋁成型的聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚酰亞胺、或塑料材料中的至少一種。3.權利要求1的裝置，其中所述第一材料是透明的。4.權利要求1的裝置，其中所述第二材料為鋁。5.權利要求1的裝置，其中所述納米錐層涂覆所述光伏器件的頂表面，并且其中所述頂表面最大地暴露于陽光。6.權利要求1的裝置，其中所述柔性納米錐膜具有超疏水性，并且其中位于所述柔性納米錐膜頂表面的水滴相對于所述頂表面以大于或等于150度的角度接觸。7.權利要求6的裝置，其中所述超疏水柔性納米錐膜促進從所述光伏器件去除水和灰塵。8.一種方法，包括: 用包括以六角圖案布置的硅納米柱的蓋印元件在電化學拋光過的鋁箔層表面上刻印納米壓痕陣列，從而形成刻印表面； 對電化學布置的鋁箔層的所述刻印表面進行電化學陽極氧化和濕法化學刻蝕以制造鋁1-錐陣列； 將包括聚二甲基硅氧烷的預混溶液涂覆到所述鋁1-錐陣列上從而形成聚二甲基硅氧烷納米錐膜;以及 從所述鋁1-錐陣列去除聚二甲基硅氧烷納米錐膜。9.權利要求8的方法，還包括:對所述預混溶液、金膜和所述鋁1-錐陣列進行脫氣和固化。10.權利要求8的方法，還包括:在所述刻印表面上濺射金膜，其中所述金膜在去除所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜時阻止聚二甲基硅氧烷粘在所述鋁1-錐陣列上。11.權利要求8的方法，其中所述電化學陽極氧化和所述濕法化學刻蝕在酸性溶液中進行。12.權利要求11的方法，其中將直流電壓施加到所述鋁1-錐陣列。13.權利要求8的方法，其中使用檸檬酸、磷酸、乙二醇和蒸餾水的混合物來進行所述電化學陽極氧化。14.權利要求12的方法，其中通過將200V-750V范圍內的直流電壓施加到所述鋁1-錐陣列來使陽極氧化鋁產生在所述刻印表面上。15.權利要求11的方法，其中所述酸性溶液中的所述濕法化學刻蝕在所述刻印表面上產生3-D納米結構。16.權利要求8的方法，其中所述納米壓痕陣列包括納米孔陣列圖案或者反向納米錐陣列圖案。17.權利要求8的方法，其中所述納米壓痕的布置包括六角形或正方形圖案。18.—種裝置，包括: 光伏電池，其包括碲化鎘材料；以及 聚二甲基硅氧烷納米錐膜，其覆蓋所述光伏電池的表面， 其中所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜包括納米錐陣列圖案層和襯底層，并且其中所述光伏電池相比于無所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池具有增強的抗反射性質，相比于無所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池具有提高的能量轉換能力，以及相比于無所述聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的光伏電池具有增加的能量輸出。19.權利要求18的裝置，其中所述納米錐陣列圖案層包括按照包括至少Ιμπι間距和至少Iwn高度的圖案的至少兩個納米錐。20.權利要求18的裝置，其中抗反射性質的提高響應于以0°至60°范圍內的角度入射到所述裝置的一條或多條光線而發生。21.權利要求18的裝置，其中所述裝置相比于無聚二甲基硅氧烷納米錐膜覆蓋的裝置具有提尚的疏水性質，并且其中所述提尚的疏水性質通過促進水從所述聚一■甲基娃氧燒納米錐膜覆蓋物滴落的同時帶走雜物來促進雜物從所述裝置的去除。22.權利要求18的裝置，其中所述光伏電池包括銅銦鎵砸光伏電池或者硅光伏電池。
【文檔編號】H01L31/073GK105849594SQ201480063289
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月21日
【發明人】范智勇, 徐光海, 林清鋒
【申請人】香港科技大學