减反射膜制备

关键字：减反射膜、光伏发电、别墅太阳能发电

光伏发电领域的科研人员发现，一般在裸硅表面，太阳光的反射率达30%以上，这使得大量的太阳光被反射掉，入射到电池内部的光子数减少了，光生载流子数也随之减少，降低了短路电流，从而大大降低电池的光电转换效率。

 

在太阳能发电领域，尤其是在别墅太阳能发电行业中，为提高太阳电池的光电转换效率，就需要减少电池表面被反射掉的光子数，其实现方法为：在光伏发电电池表面制备减反射膜，该减反射膜是一层或多层透明的介质膜，利用光波在减反射膜上下表面反射所产生的光程差，实现两束反射光干涉相消，进而达到减弱反射的目的。

下图为减反射膜原理示意图：

 

减反射膜原理示意图

 

根据薄膜干涉原理，单层减反射膜仅对单一波长具有较好的减反射效果，而硅太阳光伏发电电池要求在400〜1 100 nm的范围内均具有良好的减反射膜，因此在空间用硅太阳光伏发电电池中常用的是多层减反射膜系，它能实现对宽谱范围内的太阳辐射产生有效的减反射效果，因此在别墅太阳能发电行业中被广泛使用，这些多层膜通常为某一中心波长的四分之一膜系，即满足：

式中：n为减反射膜任意一层的折射率，d为该层的厚度，λ0为中心波长。

 

光伏发电领域的科研人员根据减反射膜原理，对于减反射膜的材料提出了严格的要求，如下图所示，对于入射介质折射率为no、硅衬底折射率为ng、减反射膜各层折射率和厚度为n1，n2…的减反射膜系统，一般要求满足：

对于单层膜系，为取得最佳的减反射效果，还应满足：

对于双层膜系，为取得最佳的减反射效果，还应满足：

太阳电池多层减反射膜示意图

 

减反射膜的折射率及厚度对减反射膜的性能起着决定性影响，因此在制作过程中应严格控制这些参数。因为折射率与膜的制造方法密切相关，因此膜厚的控制精度也受到具体制造方法的限制。目前无论是空间用太阳光伏发电电池的减反射膜，还是别墅太阳能发电领域的减反射膜，通常都采用真空镀膜的方法进行制备，并采用石英晶振法精确控制减反射膜的膜厚。