太陽電池減反射薄膜的研究.pdf

1、提高太陽能的利用率，尤其是太陽電池的光電轉化率是科研工作者研究的一個重要方向。對于提高太陽電池的光電轉換效率的方法很多，但比較可行又能降低太陽電池成本的方法是在太陽電池表面形成一層減反射薄膜，以減少太陽電池表面對陽光的反射損失。目前應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；磁控濺射方法能夠實現(xiàn)綠色環(huán)保生產，而且膜層的附著力較好。對于減反射薄膜材料主要是MgF2、Si3N4、Ta2O5等它們在制備和應用過

2、程中或多或少存在著缺點和不足；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。 本論文主要是應用反應磁控濺射方法制備太陽電池減反射薄膜的研究。第一、應用穩(wěn)定的直流磁控濺射設備制備TiO2減反射薄膜并通過n&kAnalyzer1200薄膜光學分析儀、X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、ALPHA-STEP500型臺階儀等儀器對薄膜進行表

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)對薄膜性能結構的影響。其結論如下： (1)隨著氧流量的增加薄膜的反射低谷向中心波長550nm處移動；消光系數(shù)k隨氧流量的增加有增大的趨勢；氧流量的變化對折射率的影響不大；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；總氣壓對消光系數(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，但當總氣壓達到一定的量值時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的晶體結構由金紅石相向銳鈦礦相轉變，薄膜的表面的顆粒度大小由粗大變得微小細密。 (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波方向移動；溫度對消光系數(shù)k影響不大；當溫度低于180℃薄膜的折射率變化不大，當溫度達到240℃左右時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的晶體結構由混晶變?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膩平滑。 (4)隨著靶基距的增加薄膜的反射低谷先短波再長波之后再短波；隨靶基距的增加薄膜的消光系數(shù)k波動較大；隨著靶基距的增加薄膜的折射率出現(xiàn)了下降的趨勢，但當靶基距達到一定的量值時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的晶體結構由金紅石相向銳鈦礦相轉變，薄膜的表面的顆粒度大小

6、由粗大變得微小細密。 第二、采用中國科學院上海硅酸鹽所已成熟的工藝方法，應用法國的PLASSYSMP450射頻磁控濺射設備在不同工藝參數(shù)下獲得的TiO2薄膜上制備一層SiO2薄膜。通過分析可以得到這樣的結論：制備TiO2薄膜應當選用常溫，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達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單質雙層減反射薄膜。通過分析可以得到這樣的結論：制備TiO2薄膜應當選用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雙層減反射薄膜將會達到最佳的減反射效果。 第四、通過在太陽電池上制備TiO2減反射薄膜，研究不同工藝方法對太陽電池效率的影響。經