本發(fā)明屬于太陽電池減反射膜技術改進領域，尤其是一種太陽電池高透過率減反射膜的制備方法。

背景技術：

隨著科技、經(jīng)濟和人口的迅速發(fā)展，人們開發(fā)出越來越多的新型能源，包括風能、太陽能、核能等，相比于傳統(tǒng)的化學能，具有可再生、潔凈等優(yōu)點，其中的太陽能以太陽電池為轉換器件，其將光能轉換為電能。在太陽電池結構中，減反射膜在電池高效合理利用太陽光譜方面有著重要的影響，可以直接影響著電池的光電轉換效率。

傳統(tǒng)的單晶硅電池中，正常太陽光的照射下，硅表面光的反射率為30～35％，為了減少表面的反射率，通常采用不同折射率材料層作為減反射層，從而增強太陽光在電池表面的透過率，提高電池的光譜能量轉換。減反射膜的基本要求是以下兩點：一是其反射層的厚度為反射光譜中心波長的1/4；二是其折射率(n_f)必須介于空氣層(n₀)和電池窗口層的折射率(n_s)，滿足關系n₀/n_f＝n_f/n_s。如果要提高進入太陽電池的光通量，需要實現(xiàn)零減反射膜層的n_f需要滿足以上關系式，因此硅太陽電池常用的減反射膜的材料為SiO₂、Si₃N₄和TiO₂材料等；對于砷化鎵太陽能電通常采用Al₂O₃/TiO₂、ZnS/MgF₂等雙層膜作為砷化鎵太陽電池的減反膜；薄膜類太陽電池如非晶硅、CIGS等的窗口層通常采用ITO、ZnO等透明導電層，其折射率和聚醋乙酯(EVA)、丙烯酸樹脂(PMMA)和聚乙烯醇(PVA)等封裝材料相等。對于薄膜類太陽電池，由于通常在窗口層和封裝材料之間沒有減反射膜，因此如果可以調(diào)整EVA等封裝材料的折射率，滿足n₀/n_f＝n_f/n_s的關系，可進一步提高電池的光電轉換效率。

通常ITO、ZnO等透明導電層的折射系數(shù)在1.4～1.5，空氣的折射系數(shù)為1.0，EVA等封裝材料的折射系數(shù)通1.4左右，如果要提高加入太陽電池的光通量，理想的折射系數(shù)應該在1.2左右。如果可以在EVA等封裝材料中形成納米孔隙，根據(jù)Stefan等提出的關系(其中n₀是空氣的折射系數(shù)、n_f是EVA等封裝材料的折射系數(shù)，n_e是含有納米孔隙的EVA等封裝材料的折射系數(shù)，φ是納米孔隙在材料中的體積比)通過調(diào)整孔隙的體積比，可以調(diào)整薄膜材料的折射系數(shù)。

H.Jiang等將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯烯(PS)二元乳液旋涂在有機玻璃基板上，通過選擇性去除乳化劑和PS材料的方法，從而獲得具有納米孔隙結構的薄膜材料，可以明顯提高玻璃基板的透過率。然而，由于獲得多孔隙的結構需要對薄膜材料進行選擇性刻蝕工藝，使得制備過程復雜，同時可能對電池結構表面造成刻蝕，而且孔隙的尺寸略大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供操作簡便、利用轉速和溶劑的用量來調(diào)節(jié)孔隙大小且孔隙較小、短路電流較大的一種太陽電池高透過率減反射膜的制備方法。

本發(fā)明采取的技術方案是：

一種太陽電池高透過率減反射膜，其特征在于：所述減反射膜的厚度為70～90納米，所述減反射膜上的孔隙大小小于200納米，所述減反射膜的原料包括溶劑和聚合物；

所述溶劑為氯仿、乙醇、丙酮或丙醇中的任意一種與壬烷按1:0.005～0.05的體積比混合均勻后的混合物，所述聚合物為丙烯酸樹脂、聚醋乙酯或聚乙烯醇中的任意一種、任意兩種或全部三種。

而且，所述氯仿、乙醇、丙酮或丙醇中的任意一種與壬烷的體積比為1:0.015。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種太陽電池高透過率減反射膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

⑴在惰性氣體保護下，選取氯仿、乙醇、丙酮或丙醇中的任意一種與壬烷混合均勻后制得溶劑；

⑵在惰性氣體保護下，選取丙烯酸樹脂、聚醋乙酯或聚乙烯醇中的任意一種、任意兩種或全部三種作為聚合物，加入步驟⑴制得的溶劑中，攪拌均勻，靜置后濾除沉淀制得溶液；

⑶在惰性氣體保護下，使用旋轉涂膠機將步驟⑶的溶液均勻的涂覆在太陽電池的上表面，真空干燥后形成減反射膜。

而且，步驟⑴所述的混合的溫度為12～28攝氏度。

而且，步驟⑵所述的攪拌時間為1～4小時，靜置時間為15～120分鐘。

而且，步驟⑶所述的旋轉涂膠機的轉速為5000～12000r/min，旋涂時間為15～60秒，旋涂時保持溫度為20～125攝氏度。

而且，所述旋轉涂膠機的轉速為8000～10000r/min。

而且，所述旋轉涂膠機的轉速為9000r/min。

而且，步驟⑶所述的真空干燥的條件是：溫度為80～100攝氏度，干燥時間為20～70分鐘。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

本發(fā)明中，氯仿、乙醇、丙酮或丙醇中的任意一種與壬烷混合均勻后制得溶劑，選取丙烯酸樹脂、聚醋乙酯或聚乙烯醇中的任意一種、任意兩種或全部三種作為聚合物，二者按一定比例混合后，使用旋轉涂膠機對太陽電池進行均勻涂抹，形成厚度較小且孔隙較小的減反射膜。通過有機高分子材料的可移動性能，實現(xiàn)高分子材料的團聚；同時使得易揮發(fā)的溶劑在高速旋轉過程中分離，使減反射層形成孔隙；通過旋轉速度、時間和溶劑配方的調(diào)整實現(xiàn)了納米孔隙尺寸大小的調(diào)整，最后實現(xiàn)減反射層的折射率的改變，經(jīng)過試驗，有效的提高了電池的短路電流。提高了太陽光在電池表面的光通量，提高轉換效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖；

圖2是旋轉涂膠時，太陽電池表面的有機高分子和易揮發(fā)性溶劑狀態(tài)變化的示意圖；

圖3是調(diào)整旋轉涂膠機轉速后的透光性能測試圖；

圖4是調(diào)整壬烷用量后的透光性能測試圖；

圖5是具有納米孔隙的減反射膜的厚度(a)和孔隙大小(b)的掃描電鏡圖；

圖6是非晶硅電池設置具有納米孔隙的減反射膜后的光電轉換效率圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發(fā)明進一步說明，下述實施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實施例來限定本發(fā)明的保護范圍。

一種太陽電池高透過率減反射膜，如圖1～6所示，本發(fā)明的創(chuàng)新在于：所述減反射膜的厚度為70～90納米，所述減反射膜上的孔隙大小為小于200納米，所述減反射膜的原料包括溶劑和聚合物；所述溶劑為氯仿、乙醇、丙酮或丙醇中的任意一種與壬烷按1:0.005～0.05的體積比混合均勻后的混合物，所述聚合物為丙烯酸樹脂、聚醋乙酯或聚乙烯醇中的任意一種、任意兩種或全部三種。上述溶劑和聚合物的體積比為1:0.5～3。

更優(yōu)選的方案是：氯仿、乙醇、丙酮或丙醇中的任意一種與壬烷的體積比為1:0.015，聚合物為丙烯酸樹脂、聚醋乙酯或聚乙烯醇中的任意一種，減反射膜的厚度為80納米左右且孔隙大小為200納米以內(nèi)。

上述太陽電池高透過率減反射膜的制備方法包括以下步驟：

⑴在惰性氣體的保護氣氛下，環(huán)境溫度為12～28攝氏度：選取氯仿、乙醇、丙酮或丙醇中的任意一種與壬烷混合均勻后制得溶劑；

⑵在惰性氣體的保護氣氛下，選取丙烯酸樹脂、聚醋乙酯或聚乙烯醇中的任意一種、任意兩種或全部三種作為聚合物，加入步驟⑴制得的溶劑中，攪拌1～4小時，靜置15～120分鐘后濾除沉淀制得溶液；

⑶在惰性氣體的保護氣氛下，使用旋轉涂膠機以5000～12000r/min的轉速將步驟⑶的溶液均勻的涂覆在太陽電池的上表面，旋涂時間為15～60秒，旋涂時保持溫度為20～125攝氏度，然后再80～100攝氏度的溫度條件下，真空干燥20～70分鐘后形成減反射膜。

更優(yōu)選的方案是：步驟⑶的旋轉涂膠機的轉速為8000～10000r/min，最優(yōu)選的轉速為9000r/min。惰性氣體可以是氮氣、氦氣等。

實施例

1.在N₂的保護氣氛下，環(huán)境溫度為20攝氏度的條件下，將丙酮與壬烷按照1:0.015的體積混合均勻；

2.在溶劑中按1:2的體積比加入PMMA顆粒材料，混合攪拌2小時后靜置40分鐘，存在的殘渣沉淀出來，過濾后得到溶液；

3.利用涂膠機在9000r/min的轉速下將溶液均勻的涂覆在非晶硅電池上，旋涂時間保持在30秒，鍍膜后太陽電池在100攝氏度的溫度條件下真空干燥40分鐘，最后形成穩(wěn)定固化的減反射膜。

圖1為具有納米孔隙減反射膜的太陽電池的結構示意圖，兩個黑色填充的線條之間為減反射膜的層狀結構，圖中未放大示意圖，光線通過不同的角度射入，其中的大部分可以照射到太陽電池上，透過率得到了提高。

圖2由左至右分別是旋轉涂膠前的溶液狀態(tài)、剛開始旋轉涂膠的溶液狀態(tài)、有機高分子和揮發(fā)性溶劑分離的狀態(tài)和旋轉涂膠完成的有機高分子的狀態(tài)，溶液中的有機高分子和溶劑產(chǎn)生了分離，并形成了具有納米孔隙的減反射膜。

通過紫外-可見-近紅外分光光度計測試形成減反射膜的透光率，測試結果如圖3、4所示，圖3中，隨著旋轉涂膠機轉速的改變(3000rpm、5000rpm和9000rpm)，薄膜的透光率明顯發(fā)生變化，在9000rpm時在400-1100nm波長內(nèi)有著較寬的透過率。圖4中，隨著壬烷用量的變化，透過率在體積比為1:0.015時有著明顯的增加，說明壬烷體積比可以改變薄膜的透過率。

通過SEM觀察固化后的減反射膜，結果見圖5，5a為薄膜的厚度大小在80nm左右，5b為薄膜形成了大小在200nm以內(nèi)的孔隙，而這樣的孔隙遠小于傳統(tǒng)工藝形成的薄膜上的孔隙的大小。

將本發(fā)明固化在非晶硅太陽能電池上后，光電轉換效率圖如圖4所示，納米孔隙減反射膜有效的提高了電池的短路電流，提高了太陽光在電池表面的光通量，提高了轉換效率。

本發(fā)明中，氯仿、乙醇、丙酮或丙醇中的任意一種與壬烷混合均勻后制得溶劑，選取丙烯酸樹脂、聚醋乙酯或聚乙烯醇中的任意一種、任意兩種或全部三種作為聚合物，二者按一定比例混合后，使用旋轉涂膠機對太陽電池進行均勻涂抹，形成厚度較小且孔隙較小的減反射膜。通過有機高分子材料的可移動性能，實現(xiàn)高分子材料的團聚；同時使得易揮發(fā)的溶劑在高速旋轉過程中分離，使減反射層形成孔隙；通過旋轉速度、時間和溶劑配方的調(diào)整實現(xiàn)了納米孔隙尺寸大小的調(diào)整，最后實現(xiàn)減反射層的折射率的改變，經(jīng)過試驗，有效的提高了電池的短路電流。提高了太陽光在電池表面的光通量，提高轉換效率。