專利名稱：用于太陽電池吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜太陽電池表面結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種適用于增強(qiáng)太陽電池吸收 效率的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
能源問題是21世紀(jì)世界各國所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。制約太陽電池大規(guī)模應(yīng)用 的主要瓶頸是提高效率和降低成本。通常，電池薄膜化不僅有利于降低成本、節(jié)約資源，而 且還具有易于彎曲、與其他基底集成等優(yōu)勢，是太陽電池發(fā)展的重要方向。如今薄膜Si電 池已經(jīng)占據(jù)大約10-15%的市場份額。其他薄膜電池也以其特有的優(yōu)勢占有一定的市場份 額。然而，在太陽電池薄膜化過程中，除了高折射率界面引起的表面反射損耗外，電池 厚度變薄導(dǎo)致的吸收不足也是該類太陽電池存在的共性問題。因此，通過陷光效應(yīng)來增強(qiáng) 光吸收是該類電池提高效率的重要途徑。在Si系太陽電池中，表面織構(gòu)化與背面金屬反射 器相結(jié)合是實現(xiàn)高效陷光的主要途徑，已經(jīng)被應(yīng)用到商業(yè)化太陽電池生產(chǎn)中。但是隨著電 池變薄，通過濕法腐蝕、干法刻蝕以及其他途徑實現(xiàn)的微米級織構(gòu)化不再適用，而且該種微 米級織構(gòu)化實現(xiàn)高效陷光是通過增加光散射，從而增加光學(xué)路徑實現(xiàn)吸收增強(qiáng)，該種通過 幾何光學(xué)方法實現(xiàn)陷光的方法不存在波長選擇性，且陷光效應(yīng)不足。納米級織構(gòu)化導(dǎo)致的 表面亞波長減反結(jié)構(gòu)可以在寬譜廣角范圍內(nèi)實現(xiàn)有效減反，極大的降低電池表面的反射損 耗，然而其表面陷光效應(yīng)有限，同時，由于該種亞波長結(jié)構(gòu)的引入，使得其表面積劇增，由此 導(dǎo)致的表面非輻射復(fù)合損耗增加，因此，在太陽電池中引入沒有鈍化的亞波長結(jié)構(gòu)表面對 于電池效率的提高幫助甚微。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，為使薄膜太陽電池能突破由于產(chǎn)品薄化導(dǎo)致的吸 收不足，使其在保持節(jié)能、易于彎曲及降低成本等優(yōu)勢下提高吸收效率，本發(fā)明的目的旨在 提出一種用于太陽電池吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)及其制法，通過微納光子結(jié)構(gòu)與亞波 長減反結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用，獲得高吸收、低非輻射復(fù)合損耗且兼具寬譜廣角減反的薄膜太陽 電池。本發(fā)明上述第一個目的，實現(xiàn)的技術(shù)解決方案是用于太陽電池吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)，其中所述太陽電池包括作為太陽光 能吸收材料的表面層及表面層以下的電池基本單元，其特征在于所述復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu) 形成于表面層，且復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)包括具有陷光性能的微納光子結(jié)構(gòu)、具抑制非輻射復(fù) 合的鈍化層及納米級織構(gòu)化的亞波長寬譜廣角減反層，其中所述微納光子結(jié)構(gòu)至少包括一 維光柵、二維光柵或三維光子晶體，所述各類光柵或光子晶體的刻蝕形狀和刻蝕深度滿足 光子在太陽電池表面層內(nèi)的衍射角大于其相應(yīng)的全反射臨界角。進(jìn)一步地，所述一維光柵或二維光柵按軸截面形狀分類，至少包括矩形光柵、三角形光柵、梯形光柵和閃耀光柵中的一種或多種組合；所述薄膜太陽電池包括晶硅、微晶硅、 非晶硅及其多結(jié)電池；鍺電池、鍺硅電池及其多結(jié)電池；II-VI系的銅銦鎵硒電池、硒化鎘 電池、碲化鎘電池；染料敏化電池；有機(jī)電池及其多結(jié)電池；III-V系的鎵砷和銦磷以及它 們的化合物電池及其多結(jié)電池；或各種不同體系電池的混合多結(jié)電池。本發(fā)明上述第二個目的，其得以實現(xiàn)的技術(shù)解決方案是一種吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)的制法，適用于太陽電池構(gòu)成材料制備完成 后，其特征在于包括步驟I、在清潔的太陽電池表面層上制備具有陷光性能的微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板；II、采用刻蝕或壓印的方式將微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板轉(zhuǎn)移到表面層上，在表面層 上形成刻蝕深度及刻蝕形狀滿足光子在表面層內(nèi)衍射角大于其相應(yīng)全反射臨界角的微納 光子結(jié)構(gòu)；III、保持表面層微納光子結(jié)構(gòu)，徹底清洗去除表面層上所述微納光子結(jié)構(gòu)圖形模 板；IV、保持微納光子結(jié)構(gòu)表面光學(xué)性能不受改變，采用包括化學(xué)表面修飾、等離子增 強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積、熱氧化沉積或原子層沉積的方法中的一種或者幾種鈍化所述微納光子 結(jié)構(gòu)表面；V、在鈍化處理后的微納光子結(jié)構(gòu)表面繼續(xù)制備亞波長寬譜廣角減反層。優(yōu)選的，步驟I中所述制備微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板的方法包括金屬自組裝、電子 束曝光、干涉光刻、納球光刻、陽極氧化和納米壓印。步驟II中所述轉(zhuǎn)移微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板的方法包括濕法腐蝕、干法刻蝕和納 米壓印。步驟III中清洗去除微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板的方法包括采用有機(jī)溶劑、酸溶液或 堿溶液的濕法清洗，或者采用離子束清洗或等離子體清洗的干法清洗。步驟V中制備亞波長減反結(jié)構(gòu)的方法包括金屬自組裝、電子束光刻、干涉光刻、陽 極氧化、納球光刻和斜角沉積。本發(fā)明一種用于太陽電池吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)及其制法，其突出效果 為該復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)通過在表面層中引入具陷光功能的微納光子結(jié)構(gòu)、具抑制非 輻射復(fù)合中心的鈍化層及具寬譜廣角減反功能亞波長結(jié)構(gòu)，使得太陽電池吸收效率提高， 進(jìn)一步提高了薄膜太陽電池的整體轉(zhuǎn)化效率。


圖1是本發(fā)明一較佳實施例沉積有微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板的太陽電池結(jié)構(gòu)剖面 示意圖；圖2是圖1所示實施例轉(zhuǎn)移微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板后的太陽電池結(jié)構(gòu)剖面示意 圖；圖3是圖1所示實施例表面鈍化后的太陽電池結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4是圖1所示實施例表面制備亞波長介質(zhì)后的太陽電池結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖5是基于圖3所示鈍化后太陽電池制備亞波長介質(zhì)的另一實施例電池結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖6是本發(fā)明對于電極部分嵌設(shè)于表面層的寬譜廣角減反和高效陷光復(fù)合微納 光子結(jié)構(gòu)的太陽電池結(jié)構(gòu)。圖7是本發(fā)明具另一種微納光子結(jié)構(gòu)的太陽電池結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖8是本發(fā)明具又一種微納光子結(jié)構(gòu)的太陽電池結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
具體實施例方式以下便結(jié)合實施例附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明 技術(shù)方案更易于理解、掌握。如圖4或圖5所示，從本發(fā)明薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)來看，本發(fā)明對太陽電池結(jié)構(gòu)的 改進(jìn)主要集中于作為吸收材料的表面層。隨著薄膜太陽電池的發(fā)展及應(yīng)用不斷擴(kuò)大，薄膜 太陽電池的種類也日益繁多，主要包括(1)硅系的晶硅、微晶硅、非晶硅及其多結(jié)電池；(2) 鍺電池、鍺硅電池以及它們的多結(jié)電池；(3) II-VI系的銅銦鎵硒電池、硒化鎘電池、碲化鎘 電池；(4) III-V系的鎵砷及銦磷及其相應(yīng)化合物電池及其串結(jié)電池；( 染料敏化電池； (6)有機(jī)電池及其多結(jié)電池，或其它各種不同體系電池的混合多結(jié)電池。各種薄膜太陽電池 都具有共性的表面層及表面層以下的電池基本單元。但如圖1所示，對于不同的電池而言， 表面層2及電池基本單元1的所指是不同的。對于硅系電池，電池基本單元1包括PN結(jié)的基 極層(base layer)以及襯底、背電極及金屬反射器，表面層2為發(fā)射層(emitter layer)； 對于III-V系電池，電池基本單元1包括發(fā)射層和基極層(emitter layer and base layer) 以及背場、隧穿結(jié)和襯底、背電極等構(gòu)成電池的所有材料，表面層2為電池的窗口層，也可 能包括部分發(fā)射層或者電極接觸層。本發(fā)明針對傳統(tǒng)薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)，特別是針對表面層結(jié)構(gòu)改 進(jìn)，提高其光能吸收效率。具體地將表面層設(shè)為具有陷光性能的微納光子結(jié)構(gòu)，且將微納 光子結(jié)構(gòu)表面依次向外設(shè)成鈍化層及納米級織構(gòu)化的亞波長減反介質(zhì)層，其中微納光子結(jié) 構(gòu)至少包括一維光柵、二維光柵或三維光子晶體，各類光柵或光子晶體的刻蝕形狀和刻蝕 深度滿足光子在太陽電池表面層內(nèi)的衍射角大于其相應(yīng)的全反射臨界角，具有高效陷光的 功能。本發(fā)明通過在薄膜太陽電池表面層中引入具陷光功能的微納光子結(jié)構(gòu)、具抑制非輻 射復(fù)合中心的鈍化層以及具寬譜廣角減反功能亞波長介質(zhì)結(jié)構(gòu)，使得太陽電池表面層的吸 收效率提高，薄膜太陽電池的整體轉(zhuǎn)化效率增加。為實現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)并使其易于理解，以下便詳細(xì)介紹本發(fā)明該種吸收增 強(qiáng)的薄膜太陽電池的制備方法，通過工業(yè)化制備體現(xiàn)其實用性，同時推廣其應(yīng)用。該薄膜電池的制備過程，在完成太陽電池基本制備后簡單來看，即I、在清潔的太陽電池表面層上制備具有陷光性能的微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板；II、采用刻蝕或壓印的方式將微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板轉(zhuǎn)移到表面層上，在表面層 上形成刻蝕深度及刻蝕形狀滿足光子在表面層內(nèi)衍射角大于其相應(yīng)全反射臨界角的微納 光子結(jié)構(gòu)；III、保持表面層微納光子結(jié)構(gòu)，徹底清洗去除表面層上所述微納光子結(jié)構(gòu)圖形模 板；IV、保持微納光子結(jié)構(gòu)表面光學(xué)性能不受改變，采用化學(xué)表面修飾、等離子化學(xué)氣相沉積、熱氧化沉積和原子層沉積中的一種或者幾種方法鈍化所述微納光子結(jié)構(gòu)表面；V、在鈍化處理后的微納光子結(jié)構(gòu)表面繼續(xù)制備亞波長寬譜廣角減反層，制成多層 結(jié)構(gòu)有機(jī)復(fù)合的表面層。以下將分步驟詳細(xì)展開制備方法所使用的各種方法及技術(shù)要求如圖1所示，除給出了基本制備所得的太陽電池結(jié)構(gòu)剖面示意圖之外，還給出了 所制備的高效陷光微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板示意圖，該微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板7可以是金屬 模板(如Ni、Ti等)、有機(jī)聚合物模板(PMMA、PS小球等)，也可以是介質(zhì)模板(如Si02、SiN 等)。對應(yīng)于步驟I，該制備方法可以是電子束光刻、干涉光刻、深紫外光刻、陽極氧化、金屬 自組裝、納球光刻、納米壓印等方法。如圖2所示，給出了高效陷光微納光子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移后的表面層結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖 中電池基本單元1未作改動，而表面層2則經(jīng)物理或者化學(xué)蝕刻轉(zhuǎn)移到太陽電池上，形 成高效陷光微納光子結(jié)構(gòu)加。根據(jù)太陽電池材料屬性和結(jié)構(gòu)特征，需要設(shè)計不同的高效 陷光微納光子結(jié)構(gòu)(比如對于非晶硅電池，其禁帶寬度為1. 75eV,需要高效陷光范圍 為600-800nm，且考慮到非晶Si電池不能太厚，因此，表面光柵制備成二階光柵，按照其在 600-800nm處的折射率，需要設(shè)計的二階二維光柵是深度為50-150nm，周期為0. 7-1. 5 μ m, 占空比為30% -80%的高效陷光微納光子結(jié)構(gòu))，可以是一維光柵、二維光柵或三維光子晶 體，各類光柵或光子晶體的刻蝕形狀和刻蝕深度只要滿足通過高階衍射效應(yīng)實現(xiàn)所需的高 效陷光。(即特定波長范圍的光子在太陽電池材料內(nèi)的衍射角大于其相應(yīng)全內(nèi)反射臨界角， 而衍射效率以滿足太陽電池要求的高效陷光程度為準(zhǔn))其中，一維光柵或二維光柵按軸截 面形狀分類，至少包括矩形光柵、三角形光柵、梯形光柵和閃耀光柵中的一種或多種組合。 本實施例中采用的是矩形光柵，也可以是如圖7和圖8所示的形狀或其它形狀。制備方法 可以是濕法腐蝕、干法刻蝕和納米壓印。在完成了微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板轉(zhuǎn)移后，還需要采用清洗手段將圖形模板去除。 清洗手段也要根據(jù)具體的電池材料屬性和所允許的實驗條件來確定，可以是濕法(有機(jī)溶 劑、酸、堿等溶液清洗)，也可以是干法清洗(包括離子束清洗、等離子體清洗等)?？傊?夠?qū)⒃撐⒓{光子模板徹底去除，且不破壞制備成功的太陽電池表面的微納光子結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)。再如圖3所示，由于經(jīng)過了前述兩步驟，表面層的表面積增加以及相應(yīng)的蝕刻損 傷無疑會引進(jìn)大量的非輻射復(fù)合中心，因此就該表面進(jìn)行物理或者化學(xué)修飾，以消除表面 懸掛鍵、表面深能級缺陷等非常必要。采用化學(xué)表面修飾或物理沉積的方法(包括PECVD 沉積、熱氧化沉積以及原子層沉積)鈍化微納光子結(jié)構(gòu)表面，形成鈍化層3，但是要求該層 對材料的光學(xué)性質(zhì)最好不產(chǎn)生任何影響。基于圖3所示成品太陽電池在該微納光子結(jié)構(gòu)表面能夠發(fā)生高階衍射效應(yīng)，實現(xiàn) 高效陷光。但是針對高效陷光的微納光子結(jié)構(gòu)，盡管其平均折射率相對較小，但是與空氣之 間依然存在較大的折射率差，大的界面反射損耗依然存在。因此需要繼續(xù)在該結(jié)構(gòu)表面制 備一層亞波長減反層4，以實現(xiàn)寬譜廣角減反(如圖4所示)。根據(jù)太陽電池的材料屬性和 結(jié)構(gòu)特征來選擇不同的介質(zhì)材料、有機(jī)聚合物材料或者透明電極材料(如Ti02、Si02、Al203， ΙΤ0, TC0)，該寬譜廣角減反的亞波長減反層4完全制備于鈍化后的高效陷光微納光子結(jié)構(gòu) 之上，其高效陷光微納光子結(jié)構(gòu)的平均折射率應(yīng)該比原有的實體太陽電池表面小很多，因 此容易獲得折射率相匹配的材料，在此之上易于制備出寬譜廣角減反的亞波長結(jié)構(gòu)。如果該亞波長結(jié)構(gòu)是透明電極材料，則可以完全覆蓋電池表面，一方面減少反射損耗，同時減少 電學(xué)損耗。其中該亞波長介質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備可以通過金屬自組裝、電子束光刻、干涉光刻、陽 極氧化、納球光刻和斜角沉積等方法。如圖5所示，是圖4的變形結(jié)構(gòu)，基于圖3所示鈍化后太陽電池制備亞波長介質(zhì) 的另一實施例電池結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。該結(jié)構(gòu)更加符合實際的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)，但該種 情況的高效陷光微納光子結(jié)構(gòu)的折射率應(yīng)該匹配太陽電池實體折射率和亞波長減反結(jié)構(gòu) 的有效折射率。因此，高效陷光微納光子結(jié)構(gòu)設(shè)計必須和寬譜廣角減反結(jié)構(gòu)設(shè)計配合起 來，選擇合適的寬譜廣角減反結(jié)構(gòu)材料以及合適的高效陷光周期性結(jié)構(gòu)的周期以及占空比 (仍然以非晶硅電池為例，考慮到電池材料必須非常薄(< 500nm)，且在短波段的折射率 高、色散嚴(yán)重、非晶硅表面態(tài)嚴(yán)重，而在紅波段的吸收系數(shù)小，因此選擇周期為50-100nm、高 度為50-300nm的熱氧化SW2亞波長結(jié)構(gòu)作為寬譜廣角減反結(jié)構(gòu)，可以充分降低短波段的 反射率，增強(qiáng)藍(lán)光響應(yīng)；而非晶硅表面蝕刻成深度為50-200nm，周期為0. 7-3 μ m，占空比為 30% -80%的二維二階光柵結(jié)構(gòu)，有利于實現(xiàn)紅波段的高效陷光，從而增強(qiáng)紅波響應(yīng))。從 而在滿足高效陷光的基礎(chǔ)上，頂層亞波長介質(zhì)結(jié)構(gòu)可同時達(dá)到寬譜廣角減反功能。如果該 亞波長結(jié)構(gòu)是透明電極材料，則可以完全覆蓋電池表面，一方面減少反射損耗，同時減少電 學(xué)損耗。如圖6所示，是圖5的進(jìn)一步變形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)更加符合一般無機(jī)半導(dǎo)體太陽電池 特別是III-V族化合物半導(dǎo)體電池結(jié)構(gòu)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。其中與圖5所示區(qū)別在于對于GaAs 類電池，電極接觸層5是GaAs材料。為了減少該部分的吸收損耗，除了電極接觸部分外，其 他區(qū)域的GaAs材料需要刻蝕掉，露出窗口層，形成高效陷光功能和寬譜廣角減反功能的復(fù) 合微納光子結(jié)構(gòu)。GaAs接觸層5上面沉積金屬電極6，形成太陽電池的載流子收集通道，有 效減少電學(xué)損耗。通過高效陷光及寬譜廣角減反相結(jié)合，極大地增強(qiáng)了光吸收效率。
權(quán)利要求
1.用于太陽電池吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)，其中所述太陽電池包括作為太陽光能 吸收材料的表面層及表面層以下的電池基本單元，其特征在于所述復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)形 成于表面層，且復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)包括具有陷光性能的微納光子結(jié)構(gòu)、具抑制非輻射復(fù)合 的鈍化層及納米級織構(gòu)化的亞波長寬譜廣角減反層，其中所述微納光子結(jié)構(gòu)至少包括一維 光柵、二維光柵或三維光子晶體，所述各類光柵或光子晶體的刻蝕形狀和刻蝕深度滿足光 子在太陽電池表面層內(nèi)的衍射角大于其相應(yīng)的全反射臨界角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽電池吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述一維光柵或二維光柵按軸截面形狀分類，至少包括矩形光柵、三角形光柵、梯形光柵和 閃耀光柵中的一種或多種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽電池吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述太陽電池為晶硅、微晶硅、非晶硅及其多結(jié)電池；或鍺電池、鍺硅電池及其多結(jié)電池； 或II-VI系的銅銦鎵硒電池、硒化鎘電池、碲化鎘電池及其多結(jié)電池；或染料敏化電池；或 有機(jī)電池及其多結(jié)電池；或III-V系的鎵砷和銦磷以及它們的化合物電池及其串結(jié)電池， 又或不同體系電池的混合多結(jié)電池。
4.一種吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)的制法，適用于太陽電池構(gòu)成材料制備完成后， 其特征在于包括步驟I、在清潔的太陽電池表面層上制備具有陷光性能的微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板；II、采用刻蝕或壓印的方式將微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板轉(zhuǎn)移到表面層上，在表面層上形 成刻蝕深度及刻蝕形狀滿足光子在表面層內(nèi)衍射角大于其相應(yīng)全反射臨界角的微納光子 結(jié)構(gòu)；III、保持表面層微納光子結(jié)構(gòu)，徹底清洗去除表面層上所述微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板；IV、保持微納光子結(jié)構(gòu)表面光學(xué)性能不受改變，采用包括化學(xué)法表面修飾、等離子增強(qiáng) 的化學(xué)氣相沉積、熱氧化沉積或原子層沉積中的一種或者幾種方法鈍化所述微納光子結(jié)構(gòu) 表面；V、在鈍化處理后的微納光子結(jié)構(gòu)表面繼續(xù)制備亞波長寬譜廣角減反層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于步 驟I中所述制備微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板的方法包括金屬自組裝、電子束曝光、干涉光刻、納 球光刻、陽極氧化和納米壓印。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于步 驟II中所述轉(zhuǎn)移微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板的方法包括濕法腐蝕、干法刻蝕和納米壓印。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于步 驟III中清洗去除微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板的方法包括采用有機(jī)溶劑、酸溶液或堿溶液的濕 法清洗，或者采用離子束清洗或等離子體清洗的干法清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于步 驟V中制備亞波長寬譜廣角減反層的方法包括金屬自組裝、電子束光刻、干涉光刻、陽極氧 化、納球光刻和斜角沉積。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于薄膜太陽電池吸收增強(qiáng)的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)及其制法，該薄膜太陽電池包括表面層及電池基本單元，其特點(diǎn)是在表面層設(shè)為具有陷光性能的復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)，且復(fù)合微納光子結(jié)構(gòu)依次包括具有高效陷光功能的微納光子結(jié)構(gòu)、抑制非輻射復(fù)合的鈍化層及納米級織構(gòu)化的亞波長寬譜廣角減反層，其中微納光子結(jié)構(gòu)至少包括一維光柵、二維光柵或三維光子晶體，各類光柵或光子晶體的刻蝕形狀和刻蝕深度滿足光子在太陽電池表面層內(nèi)的衍射角大于其相應(yīng)的全反射臨界角。本發(fā)明通過微納光子結(jié)構(gòu)圖形模板的轉(zhuǎn)移在電池表面層依次制備微納光子結(jié)構(gòu)、鈍化層及亞波長減反結(jié)構(gòu)，使該太陽電池表面層兼具陷光、抑制非輻射損耗及寬譜廣角減反等功能，使得薄膜太陽電池的吸收效率得以提高，進(jìn)一步提高了薄膜太陽電池的整體轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號H01L31/0236GK102074591SQ20101057104
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者張瑞英, 楊輝, 董建榮 申請人:中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所