一種帶有aao納米光柵結構的新型太陽能電池背反射器的制造方法
【專利說明】-種帶有AAO納米光柵結構的新型太陽能電池背反射器 所屬技術領域
[0001] 本專利發明的太陽能電池背反射器由AA0(陽極氧化鉛模板）納米光柵與銀背反 射層組成，可直接應用于各類薄膜娃太陽能電池，進而提高太陽能電池光電轉換效率。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，薄膜娃太陽能電池因用料少、成本低而備受青睞，但同時也面臨著效率 較低的難題，原因之一在于隨著入射光波長的增加，相應的吸收系數迅速下降，吸收長波長 光子所需的吸收長度大大增加，而薄膜電池的厚度薄，使得光子在電池中通過的路徑大大 縮短。為了提高太陽能電池的光電轉化效率，通常的做法是在薄膜娃太陽能電池底部通過 光刻、電子束刻蝕等技術制備衍射光柵，但該方法需要清潔昂貴的設備，且制備工藝復雜， 光柵制備條件苛刻、成本高、不適于批量生產。為此，本專利提出一種簡單經濟、制備方便、 適合批量生產的太陽能電池背反射器。

【發明內容】

[0003] 為解決薄膜娃太陽能電池用光柵制備條件苛刻、成本高、不適合批量生產的難題， 本專利設計提出了一種新型的太陽能電池背反射結構。具體
【發明內容】
如下：
[0004] (1)提出將AA0模板作為納米光柵引入到太陽能電池結構中。
[0005] (2)利用抑TD、CST軟件結合光柵方程設計了最佳的AA0納米光柵結構。
[000引 做太陽能電池背反射器由AA0納米光柵、銀背反射層、IT0導電玻璃H層結構組 成。
[0007] 本發明專利的創新之處在于提出將AA0模板作為納米光柵引入到太陽能電池結 構中。利用AA0納米光柵可得到大傾斜角的反射光，通過有效抑制零級衍射，可使光在太陽 能電池內部上表面發生全反射，有效延長了光的傳播路徑實現捕光。銀背反射層具有很高 的反射率，可W將到達銀背反射層的90%W上的光反射。
【附圖說明】
[000引 圖1AA0納米光柵掃描電鏡結構圖
[0009] 圖2背反射器結構及光路示意圖
[0010] 圖3帶有AA0納米光柵的薄膜娃太陽能電池結構示意圖
[0011] 圖4帶有AA0納米光柵的背反射器制備工藝流程圖
[0012] 圖5帶有AA0納米光柵的薄膜娃太陽能電池吸收譜線增強模擬圖
【具體實施方式】
[0013] 下面結合實例和圖示對本發明專利做進一步的說明
[0014] 實施例
[0015] 本發明專利設計的背反射器可用于薄膜娃、晶體娃等各類太陽能電池。AA0納米光 柵結構如圖1所示。背反射器結構及光路示意圖如圖2所示，其中P為光柵周期，即AAO孔 徑中也點之間的距離，h為光柵孔徑深度，即AA0孔徑深度。
[0016] 工作原理
[0017] 背反射器的主要作用是通過光柵把沒有被娃吸收的光衍射回工作物質中，從而提 高光在娃中的傳播路程。光柵對光的調制可用光柵方程來說明。
[0018] 光柵結構參數選擇
[0019] 光柵常數P的選取；W光線垂直入射為例，進行光柵結構設計。根據光柵衍射方程
[0020]risiP(sina+sin目）=m Ag(1)
[002。 其中，m為衍射序，As為為娃的帶隙波長，P為光柵周期，nsi為Si的折射率，文中 化1=3. 5，a和目分別為入射角和衍射角。為了使±1級的衍射角達到±90。，故，a=0， 公二^，因此光柵周期P為：
[0022] P=入g/ 化1= 314. 28nm似
[0023] 光柵槽深h的選取：依然W光線垂直入射為例。光的零級衍射在Si內部光程最 短，最不利于吸收，合適的槽高選取可抑制零級衍射，為使波長為Ag的光在光柵槽和脊上 反射的光干涉相消，有
[0024]
(3)
[00巧]所隊得h=Ag/ 4nsi=78. 57nm
[0026] 光柵占空比S的選取；S=w/P。w為AAO孔徑由于衍射效率與光柵周期的 Fourier分量成比例，而該分量在光柵的高低折射率介質分量等量時，即S=0. 5時最大，故 取占空比1=0. 5,即孔徑為周期一半時效果最佳。
[0027]應用中可W通過調節AA0的孔徑、占空比、槽深等參數來改變背反射器的效果。圖 5給出了最佳AA0納米光柵結構參數下吸收譜線增強模擬圖。由圖5可知，背反射器的加入 有效的提高了太陽能電池的光吸收效率。
[002引工藝流程
[0029] 帶有AA0納米光柵的太陽能電池背發射器制備工藝流程如圖4所示。首先在透 明導電IT0上采用真空鍛膜或磁控姍射的方法鍛銀背反射層，然后在銀上鍛一層厚度小于1陽厚的鉛膜，而后采用二次陽極氧化技術，通過控制電解質種類、氧化時間和電壓，制備所 需的AA0納米光柵。
【主權項】
1. 一種實用新型太陽能電池背反射器，在太陽能電池底部，由AAO納米光柵、銀背反射 層、ITO導電玻璃三層結構組成。2. 根據權利要求1所述的太陽能電池背反射器，其特征是將Ag鍍在ITO上，Ag的厚度 不得小于30nm。3. 根據權利要求1所述的太陽能電池背反射器，AAO納米光柵是通過兩步陽極氧化得 至IJ，為實現超薄AAO的制備，Ag反射層上的鋁膜厚度不超過Iym。4. 根據權利要求1所述的太陽能背反射器，其特點是AAO尺寸可調節，在制備過程中要 求按照說明書中的尺寸制備AAO納米光柵。5. 根據權利要求1-4所述的太陽能電池背反射器，其特征是可用于多晶硅、單晶硅、薄 膜硅等多種太陽能電池。6. 根據1-4所述的太陽能電池背反射器，要根據不同工作材料的禁帶波長，設計AAO納 米光柵結構參數，其數學表達式為：P=Xg /nSi，h=Xg/4nSi，€=0. 5。
【專利摘要】本發明提出將AAO模板作為納米光柵引入到薄膜硅太陽能電池結構中，設計制備了一種新型帶有AAO納米光柵結構的太陽能電池背反射器。該反射器由銀背反射層、AAO納米光柵、ITO導電玻璃三層結構組成。根據光柵方程，設計分析了AAO最佳結構參數。該反射器可有效延長太陽能電池內部的光程，提高長波長光子的利用率，進而提高太陽能電池的光電轉換效率。該反射器制作工藝簡單、成本低廉、有利于批量生產。
【IPC分類】H01L31/054
【公開號】CN104900742
【申請號】CN201410081457
【發明人】張海明, 秦飛飛, 王旭, 王彩霞
【申請人】天津工業大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2014年3月3日