[发明专利]用于太阳能电池的纳米金刚石涂料

说明书

背景

常规的光伏太阳能电池典型地具有不大于约15％的从太阳辐射至电力的 转化效率。虽然太阳能电池的无效率的大部分是由于量子效率限制，即，光伏 材料可以通过在该太阳能电池的光伏材料中创建电子-空穴对来转化为电力的 入射辐射的百分比，但是无效率中的一些是由于入射辐射的反射以及到达光伏 材料的辐射的次优的入射角。因此，太阳能电池的效率的显著改进可以有可能 是通过减少入射辐射的反射并且通过改进以次优的角度接近该太阳能电池的 辐射的入射角。

太阳能电池的效率的另外的改进还可以通过改性此类电池以便产生从具 有低效率的波长到具有更高效率的波长的光的荧光迁移来实现。

用于制备常规太阳能电池的方法包括电池加工、晶片光刻检查、制绒蚀刻 (textureetch)、扩散、PSG蚀刻、AR涂覆PECVC、金属化和传递穿过共燃 炉(co-firingfurance)的步骤。硅晶片用工业皂清洁并且使用热氢氧化钠蚀刻 以去除切割损伤(sawdamage)。这些晶片在氢氧化钠和异丙醇的热溶液中进 一步蚀刻以形成基于正方形的棱锥体；这种蚀刻步骤有时称为制绒 (texturization)。制绒帮助减小阳光的反射。光伏电池的保留未处理的表面可 以充当反射镜，反射撞击它的超过30％的光。

由于这些晶片用硼(p-型)预掺杂，n-型材料扩散到该晶片中以实现n-p 结。磷是常见的扩散剂，并且磷的扩散通过在高温使晶片经受磷源来实现。然 而，在该扩散过程中可以形成沉积的磷硅酸盐玻璃，并且必须被除去。

为了进一步减小入射光的表面反射，将包括诸如氮化硅或氧化钛的材料的 防反射涂层(ARC)施用到表面上。防反射涂层增加了耦合到该太阳能电池中 的光量。氮化硅由于其优异的表面钝化性已经逐渐代替二氧化钛作为优选的防 反射涂层，这阻止在太阳能电池的表面上载流子重组。

银由于其可焊性是用来与基于硅的光伏电池接触形成的最广泛使用的金 属。将糊料形式的银丝网印刷到电池的前面和后面上。此外，铝糊也被使用到 背面上以实现背表面场(BSF)，这改进了太阳能电池的性能。然后在几百摄 氏度下燃烧该糊料以形成与硅欧姆接触的金属电极。

典型的硅太阳能电池反射可以潜在转化为电力的入射光的约三分之一。

发明概述

描述了在太阳能电池或其他衬底如玻璃衬底、硅衬底或聚合物衬底上使用 的纳米金刚石涂料的实施例。该涂料包括悬浮在液体中的纳米金刚石材料，其 中该纳米金刚石材料具有从约1nm至约10nm的尺寸范围。该液体可以包括 非聚合物溶剂、聚合物溶剂、溶解在液体溶剂中的固体聚合物、或者悬浮或分 散在液体介质如水中的固体聚合物的颗粒。

描述了用于改进太阳能电池的效率的方法的实施例。该方法包括将纳米金 刚石材料与含有聚合物的液体介质混合以形成纳米金刚石聚合物悬浮液，在太 阳能电池的顶部表面上涂覆该悬浮液，并且干燥该悬浮液，这样使得干燥的纳 米金刚石聚合物层保持与该太阳能电池相结合。

描述了另一种用于改进太阳能电池的效率的方法。该方法包括用非聚合物 溶剂悬浮纳米金刚石材料以形成悬浮液，在光伏材料的顶部表面上该太阳能电 池内涂覆该悬浮液，并且干燥该涂层，这样使得干燥的纳米金刚石层保持与该 光伏材料相结合。

本发明还提供了纳米金刚石涂料组合物，其中该纳米金刚石涂料组合物由 纳米金刚石材料、氟聚合物、用于该氟聚合物的液体溶剂以及选自下组的添加 剂组成，该组由分散剂、助黏附剂、和偶联剂以及它们的组合组成。该纳米金 刚石涂料组合物对于在太阳能电池上、或者在作为含有一个或多个太阳能电池 的光伏模块中一部分的玻璃板的表面上形成纳米金刚石涂层是有用的。

本发明还提供了纳米金刚石涂料组合物，其中该纳米金刚石涂料组合物由 纳米金刚石材料以及氟聚合物的水性乳液或分散体组成。该纳米金刚石涂料组 合物对于在太阳能电池上、或者在作为含有一个或多个太阳能电池的光伏模块 中一部分的玻璃板的表面上形成纳米金刚石涂层是有用的。

本发明还提供了在至少一侧上具有纳米金刚石涂层的膜，其中该纳米金刚 石涂层由纳米金刚石材料和氟聚合物组成。该纳米金刚石涂覆的膜可以被施用 到太阳能电池的顶部表面、或者覆盖光伏模块的玻璃板的表面上。