太陽(yáng)電池減反射薄膜的研究.pdf

1、提高太陽(yáng)能的利用率，尤其是太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)化率是科研工作者研究的一個(gè)重要方向。對(duì)于提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率的方法很多，但比較可行又能降低太陽(yáng)電池成本的方法是在太陽(yáng)電池表面形成一層減反射薄膜，以減少太陽(yáng)電池表面對(duì)陽(yáng)光的反射損失。目前應(yīng)用較廣泛的方法是噴涂和刷涂法等，這些方法普遍存在污染環(huán)境、附著力差等缺點(diǎn)；磁控濺射方法能夠?qū)崿F(xiàn)綠色環(huán)保生產(chǎn)，而且膜層的附著力較好。對(duì)于減反射薄膜材料主要是MgF2、Si3N4、Ta2O5等它們?cè)谥苽浜蛻?yīng)用過(guò)

2、程中或多或少存在著缺點(diǎn)和不足；SiO2、TiO2是良好的減反射薄膜材料，其中TiO2薄膜還具有光催化、光降解和防霧、防露等特性，能夠大大提高減反射薄膜的性能。 本論文主要是應(yīng)用反應(yīng)磁控濺射方法制備太陽(yáng)電池減反射薄膜的研究。第一、應(yīng)用穩(wěn)定的直流磁控濺射設(shè)備制備TiO2減反射薄膜并通過(guò)n&kAnalyzer1200薄膜光學(xué)分析儀、X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、ALPHA-STEP500型臺(tái)階儀等儀器對(duì)薄膜進(jìn)行表

3、征，分析氧分壓、總氣壓、工作溫度、靶基距等制備工藝參數(shù)對(duì)薄膜性能結(jié)構(gòu)的影響。其結(jié)論如下： (1)隨著氧流量的增加薄膜的反射低谷向中心波長(zhǎng)550nm處移動(dòng)；消光系數(shù)k隨氧流量的增加有增大的趨勢(shì)；氧流量的變化對(duì)折射率的影響不大；薄膜的厚度隨氧流量的增加而減少；氧流量增加薄膜中的金紅石相TiO2含量增多，薄膜表面由粗糙疏松變的致密光滑。 (2)隨著總氣壓的增加薄膜的反射低谷向短波方向移動(dòng)；總氣壓對(duì)消光系數(shù)k影響不大；隨著總氣壓

4、的增加薄膜的折射率出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，但當(dāng)總氣壓達(dá)到一定的量值時(shí)折射率的變化趨于穩(wěn)定；薄膜的厚度隨總氣壓的增加而減少；隨著總氣壓的增加TiO2的晶體結(jié)構(gòu)由金紅石相向銳鈦礦相轉(zhuǎn)變，薄膜的表面的顆粒度大小由粗大變得微小細(xì)密。 (3)隨著溫度的增加薄膜的平均反射率降低并且反射低谷向長(zhǎng)波方向移動(dòng)；溫度對(duì)消光系數(shù)k影響不大；當(dāng)溫度低于180℃薄膜的折射率變化不大，當(dāng)溫度達(dá)到240℃左右時(shí)薄膜的折射率明顯降低；薄膜的厚度隨溫度的增加而增加；隨

5、著溫度的增加TiO2的晶體結(jié)構(gòu)由混晶變?yōu)閱我坏匿J鈦礦相，薄膜的表面的顆粒由多變少，表面形貌由粗糙多孔變得細(xì)膩平滑。 (4)隨著靶基距的增加薄膜的反射低谷先短波再長(zhǎng)波之后再短波；隨靶基距的增加薄膜的消光系數(shù)k波動(dòng)較大；隨著靶基距的增加薄膜的折射率出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，但當(dāng)靶基距達(dá)到一定的量值時(shí)折射率的變化趨于穩(wěn)定；薄膜的厚度隨靶基距的增加出現(xiàn)了正態(tài)分布；隨著靶基距的增加TiO2的晶體結(jié)構(gòu)由金紅石相向銳鈦礦相轉(zhuǎn)變，薄膜的表面的顆粒度大小

6、由粗大變得微小細(xì)密。 第二、采用中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽所已成熟的工藝方法，應(yīng)用法國(guó)的PLASSYSMP450射頻磁控濺射設(shè)備在不同工藝參數(shù)下獲得的TiO2薄膜上制備一層SiO2薄膜。通過(guò)分析可以得到這樣的結(jié)論：制備TiO2薄膜應(yīng)當(dāng)選用常溫，靶基距為190nm，氧流量為15sccm，總氣壓為4×10-1Pa的條件，在此條件下獲得的薄膜與SiO2薄膜匹配制成雙層減反射薄膜將會(huì)達(dá)到最佳的減反射效果。 第三、利用溶膠凝膠方法，在不

7、同磁控濺射條件下制備的TiO2薄膜基片上再拉制一層TiO2溶膠凝膠薄膜制成TiO2/TiO2單質(zhì)雙層減反射薄膜。通過(guò)分析可以得到這樣的結(jié)論：制備TiO2薄膜應(yīng)當(dāng)選用120℃，靶基距為190mm，氧流量為15sccm，總氣壓為8×10-1Pa的條件，在此條件下獲得的薄膜與TiO2溶膠凝膠薄膜匹配制成的單質(zhì)雙層減反射薄膜將會(huì)達(dá)到最佳的減反射效果。 第四、通過(guò)在太陽(yáng)電池上制備TiO2減反射薄膜，研究不同工藝方法對(duì)太陽(yáng)電池效率的影響。經(jīng)