[发明专利]具有减反射膜的太阳能电池元件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，尤其涉及一种具有减反射膜的太阳能电池元件及其制备方法。

背景技术

太阳能电池表面的反射损失是影响电池效率的重要因素之一。为了降低表面反射和提高电池效率，单层和多层的减反射膜被广泛研究和应用。相比单层的减反射膜，多层减反射膜能够实现较宽波段的减反，比单层减反射膜更能充分利用太阳光。但能够用于制备减反射膜的材料并不是很多。在对多层减反射膜进行设计和优化后，某一层需要采用特定折射率的材料，但在现实当中往往不存在。这是多层减反射膜在应用上的主要难题。

采用纳米多孔的光学薄膜作为减反射膜是解决这个难题的主要方法，因为纳米多孔薄膜的有效折射率可通过改变孔洞和膜料的占空比来调节，从而实现设计中所需要的折射率。例如，斜角沉积技术可用于生长这种光学薄膜，这种技术通过在沉积过程中的表面扩散和自身阴影遮挡效应，可生长出拥有纳米棒结构的光学薄膜。通过改变膜料斜入射沉积的角度，从而改变纳米棒的生长方向和致密度，进而得到不同折射率的光学薄膜。文献“J.Q.Xi，et al.，Nat.Photonics1，176-179(2007)”报道了通过这种技术实现了超低折射率(n＝1.05)的SiO₂纳米棒光学薄膜并用于制作折射率渐变的多层减反射膜，在很宽波段内降低了太阳能电池表面的反射率。

但是，在实现本发明的过程中，申请人发现采用斜角沉积技术制作折射率可调减反射膜需要很精确的控制，工艺难度较大，在实际应用中存在一定困难，推广应用难度很大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种具有减反射膜的太阳能电池元件及其制备方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种具有减反射膜的太阳能电池元件。该太阳能电池元件包括：光吸收部件；减反射膜系，形成于光吸收部件的上方，至少包括：具有六角形周期分布纳米孔的Al₂O₃减反射膜。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有减反射膜的太阳能电池元件的制备方法。该制备方法包括：在光吸收部件上沉积Al膜；在硫酸溶液中对Al膜进行阳极氧化，形成六角形周期分布纳米孔的Al₂O₃减反射膜，通过改变电解液和电解电压调节Al₂O₃减反射膜纳米孔的孔间距；以及将带有Al₂O₃减反射膜的光吸收部件浸入磷酸溶液中，在磷酸中处理扩大纳米孔的孔径，通过改变扩孔时间调节Al₂O₃减反射膜纳米孔的孔径。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有减反射膜的太阳能电池元件具有以下有益效果：

(1)采用AAO薄膜作为减反射膜，该AAO薄膜的折射率可以在一定范围内调节，以适应多层减反射膜的设计需求；

(2)相比斜角沉积技术等制备具有特定折射率减反射膜的方法，该AAO薄膜制备的工艺难度较小，成本较低。

附图说明

图1为根据本发明实施例具有减反射膜的太阳能电池元件的结构示意图；

图2为图1所示太阳能电池元件中AAO减反射膜1的有效折射率随孔径的变化关系的曲线；

图3为图1所示太阳能电池元件中双层减反射膜的减反效果曲线；

图4为根据本发明实施例具有减反射膜太阳能电池元件制备方法的流程图。

【主要元件】

1-AAO减反射膜；    2-TiO₂减反射膜；

3-含AlGaAs窗口层的GaAs光吸收部件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。