[发明专利]电喷雾装置、利用电喷雾制备太阳能电池减反层的方法及太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池减反层的制备工艺领域，更具体地，涉及一种电喷雾装置及利用电喷雾制备太阳能电池减反层的方法。

背景技术

太阳能具有可再生和清洁环保等特点，许多国家都将太阳能作为重点发展的新能源产业。近年来，由于欧美各国市场需求的增大，我国光伏产业取得了快速的发展，最近5年的年均增长速度达到40％以上。与此同时，光伏产业也面临着居多挑战，如转换效率低，成本较高等。对于常规的太阳能电池，约三分之一的光由于被反射而浪费，这大大降低了太阳能电池的转化效率，因此采取有效的方法来减少光反射有着重要的意义，是目前光伏领域的研究重点之一。

太阳能电池减反层，又称抗反射层或增透膜，可以用来减少光的反射率、提高吸收率，在太阳能电池领域有着广泛应用。目前制备太阳能电池减反层的主要方法有表面制绒、沉积薄膜、生长氧化锌纳米棒等。

其中，沉积薄膜法是指采用物理或者化学的方法在硅片上沉积一层或者多层氮化硅薄膜。在公开号为CN102820342A的专利文件中公开了一种利用化学气相沉积法来制备太阳能电池减反射层，该方法具有沉积温度低、薄膜质量好等特点，但是参加沉积的反应源和反应后的余气易燃、易爆或有毒，因此需要采取防止环境污染的措施，而且对设备来说，往往还有耐腐蚀的要求。

表面制绒法是利用碱性溶液在单晶硅表面腐蚀出正四棱锥结构，俗称“金字塔”结构，这是一种从上到下折射率渐进的结构，能有效的把入射光再次反射到衬底上，提高光的二次吸收。在公开号为CN101431120A专利文件中采用碱性溶液湿法腐蚀工艺制备太阳能电池表面绒状结构。该发明技术采用化学腐蚀的方法，化学反应速率不好控制，在反应过程中容易产生大量的有毒气体和异味；同时，硅片的表面状态也不易控制，生产效率低，工艺较复杂，成本偏高。

生长氧化锌纳米棒方法是在硅基太阳能电池表面先利用原子层沉积或者溶液法制得一层氧化锌，退火后在前驱体水溶液中反应得到氧化锌纳米阵列减反射层。在公开号为CN102222728A的专利文件中公开了一种硅基太阳能电池表面氧化锌纳米阵列减反射层的制备方法，该方法实验温度低，制备的太阳能电池减反射层效果好，但是操作较繁琐，难以适应现代化的自动生产。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电喷雾装置及利用电喷雾制备太阳能电池减反层的方法，其目的在于能有效地降低太阳能电池表面的反射，增大光的通透性，在一定波长范围内提高了太阳能电池的光电转换效率。

本发明提供的电喷雾装置，包括：微量注射泵，注射器，硅橡胶管，可程控高压发生器，金属喷嘴，夹持装置，冷光源，CCD高速相机，PC控制单元，TCO基板，电极板和可程控的运动平台，所述注射器中用于填充电喷雾溶液并被安装在所述微量注射泵上，在所述微量注射泵的推动作用下，通过所述硅橡胶管将电喷雾溶液输送至所述金属喷嘴；所述可程控高压发生器的正极与所述金属喷嘴相连，所述可程控高压发生器的负极接地线，由此使电喷雾溶液在电场作用下从所述金属喷嘴向所述TCO基板的表面喷射；所述TCO基板位于所述金属喷嘴的喷射下方，且所述金属喷嘴垂直于所述TCO基板；所述金属喷嘴在Z方向的位置由所述夹持装置决定，通过所述夹持装置来调节所述金属喷嘴与所述TCO基板之间的垂直距离；所述TCO基板、所述电极板和所述可程控的运动平台固定在一起，所述TCO基板在顶层，所述电极板在中间层，所述可程控的运动平台在底层；所述电极板用于增强所述金属喷嘴与所述TCO基板之间的电场强度，且与地线相连接；当电场逐渐增强时，所述金属喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状，即形成泰勒锥；所述PC控制单元引出一条数据线与所述CCD高速相机相连接，所述冷光源射出的光线进入所述CCD高速相机的镜头后，通过所述PC控制单元可以查看所述金属喷头处的喷射状态；所述PC控制单元引出另一条数据线与所述可程控的运动平台相连接，通过所述PC控制单元来精确调节所述TCO基板沿着X轴或Y轴方向的平移位移及速度。

更进一步地，所述金属喷头与TCO基板11之间的垂直距离为5cm～10cm。

更进一步地，所述电喷雾溶液为质量百分比浓度为1％～10％的纳米TCO溶液。

更进一步地，所述金属喷头的内径为0.1mm～0.5mm。

本发明还提供了一种利用上述的电喷雾装置制备太阳能电池减反层的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将TCO基板进行改性处理，若TCO基板为亲水性，则进行疏水处理，反之进行亲水处理；

(2)配置质量百分比浓度为1％～10％的纳米TCO溶液作为电喷雾溶液；