[发明专利]太阳能电池中等离子体的增效方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种太阳能电池技术领域的方法，具体是一种太阳能电池中等离子体的增效方法。

背景技术

降低成本、提高效率、研发新型可靠的光伏系统是太阳能电池产业发展的技术关键，金属纳米颗粒表面等离子体共振技术为解决这一问题提供了重要途径。表面等离子体具有光场局域化增强的特性，当入射光照射到具有纳米尺度的金属颗粒上时，光场与自由电荷共振形成的表面等离子体激元可使透射或反射光场大大增强，并将光场局域在界面附近。因此，利用表面等离子体可能增强光伏电池的光吸收和有效激发太阳能电池表面区域的光电转换。

经过对现有技术的文献检索发现，Daniel Derkacs在《Appl.Phys.Lett.》(应用物理快报，2006，89(1-3)pp.093103)上发表的“Improved Performanceof Amorphous Silicon Solar Cells via Scattering from Surface PlasmonPolaritons in Nearby Metallic Nanoparticles(金属纳米颗粒表面等离子体激元散射提高无定形硅太阳能电池的性能)”，该文中提出在不锈钢衬底上制作厚度为240纳米的无定形硅光伏电池，在其上引入20纳米的ITO薄层，通过在ITO上沉积金溶胶颗粒来提高电池的能量转换效率。但是，该方法需要在ITO薄层上制备；需要采用冲洗步骤去除剩余溶剂，使得金属纳米颗粒与电池表面接触难以紧密；没有在金属纳米颗粒表面附加保护层，使得表面金属纳米颗粒容易变质；电池能量转化效率低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种太阳能电池中等离子体的增效方法，使得太阳能电池表面沉积金属纳米颗粒产生等离子体增效，通过在电池迎光面上直接沉积纳米尺度的岛状金属颗粒，实现金属纳米岛与电池表面的紧密接触，提高电池对太阳入射光的利用率和光电能量转换效率，获得较长的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的，具体的增效方法步骤如下：

第一步，在已成型的太阳能电池迎光面上，采用溅射的方法沉积一层均匀的金属薄膜。

所述的金属是金、银、铜、铂、镍、锌、锡中的一种或者合金。

第二步，对太阳能电池进行退火处理，金属薄膜碎裂成金属颗粒，形成金属纳米岛表面。

所述的退火温度范围为150℃-300℃，退火时间为50分钟。

所述金属颗粒的尺度是能够产生光致等离子体的纳米尺度。

所述的金属纳米岛表面的尺度范围是2纳米-200纳米。

第三步，在金属纳米岛表面附加一层金属氧化物介质保护层，采用层压或涂覆方法附加在电池表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在太阳能电池迎光面上直接沉积纳米尺度的岛状金属颗粒；不会引入其它介质，实现了金属纳米岛与电池表面的紧密接触；金属纳米岛起到表面等离子体增强吸收和更有效激发太阳能电池表面区域光电转化的作用，提高了电池对太阳入射光的利用率和光电能量转换效率；保护层的附加，使等离子体增效的太阳能电池具备稳定性，可保持较高的效率，获得较长的使用寿命。

附图说明

图1为实施例1得到的附有保护层和金纳米岛表面的晶硅太阳能电池；

图2为实施例1得到的金纳米岛表面；

图3为实施例2得到的金纳米岛表面；

图4为实施例3得到的金纳米岛表面；

图5为实施例4得到的金纳米岛表面；

图6为实施例5得到的金纳米岛表面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的方法作详细说明，所有实施例都是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

在已成型的晶硅太阳能电池1迎光面上，采用溅射的方法沉积一层厚度为10纳米-20纳米的金薄膜；对晶硅太阳能电池进行退火处理，退火温度为250℃，退火时间为50分钟，金属薄膜碎裂，形成尺度范围为50纳米-100纳米的金纳米岛表面2；在金属纳米岛表面2附加一层金属氧化物介质保护层3，采用层压的方法附加在晶硅太阳能电池1表面。

经过上述步骤，得到的附有保护层3和金纳米岛表面2的晶硅太阳能电池1如图1所示；得到的金纳米岛表面2如图2所示。

实施例2

如图3所示，将实施例1中的金薄膜厚度改为45纳米-65纳米，得到的金纳米岛表面的尺度范围为60纳米-120纳米。

实施例3