[发明专利]一种用于薄膜太阳能电池的陷光结构及制作方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种用于薄膜太阳能电池的陷光结构及制作方法。

背景技术

近几十年来，随着科技的进步、经济的发展，各国对能源的需求越来越大，电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，越来越多的国家开始寻找新的清洁能源和可再生资源,其中包括太阳能、风能、水能、地热能、海洋能等。而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势必将成为21世纪最有希望大规模应用的清洁能源之一。

目前，技术最为成熟且应用广泛的仍然是晶硅太阳能电池。然而，为了保证较高的光电转化效率,晶硅太阳能电池对材料的厚度和纯度都提出很高的要求，因而大大增加了其制作成本。在此情形下，人们不得不开发以薄膜太阳能电池为代表的低成本太阳能电池技术。常见的薄膜太阳能电池有非晶硅、多晶硅、铜铟镓硒、碲化镉以及染料敏化太阳能电池等。然而，这些薄膜太阳能电池同传统的晶硅太阳能电池相比，光电转换效率仍然较低，这一定程度上是由于薄膜太阳能电池的厚度较薄，对太阳光的吸收能力较弱所致。因此，增强电池中的光敏层对太阳光的捕获能力被认为是提高薄膜太阳能电池光电转换效率的一种有效手段。为达到这个目的，研究人员采取了多种陷光的方法，如表面织构减反、米散射增加光程、表面等离子体共振增强光吸收等，然而这些方法均涉及到纳米结构的制作，不仅加工难度大，且对光能利用率的提高也十分有限。因此，寻找一种低成本、易加工、陷光效果好的太阳光陷光结构对提高薄膜太阳能电池光电转换效率具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有薄膜太阳能电池陷光结构加工复杂、陷光效果有限等缺点，提出一种基于微透镜阵列的薄膜太阳能电池陷光结构及其制作方法。该陷光结构采用微透镜聚光，将太阳光通过小孔“注入”到两块反射镜之中，使太阳光不断的在两块反射镜之间反射，与太阳光跟踪装置配合使用，可最大程度的实现对太阳光的捕获。该陷光结构具有结构简单、光能利用率高、兼容性好等优点，可广泛应用于各类薄膜太阳能电池，提高光电转化效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于薄膜太阳能电池的陷光结构，其特征在于：包括：微透镜阵列，微透镜阵列的基底，带有微孔阵列的反射膜层以及反射镜，反射膜层上微孔阵列的位置与微透镜阵列焦点的位置一一对应且重合，带微孔阵列的反射膜层与反射镜之间形成一个腔体。

所述微孔阵列的开孔大小应当等于微透镜阵列的焦斑大小，其误差不得大于10%。

所述带有微孔阵列的反射膜层厚度不大于微透镜阵列的焦深。

所述带有微孔阵列的反射膜层和反射镜在太阳光谱范围内具有≧80％的反射率。

所述腔体内可按现有技术制作各类薄膜太阳能电池，包括薄膜硅太阳能电池、化合物薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池以及有机聚合物太阳能电池。

制作上述陷光结构的方法，其特征在于：包括以下步骤:

步骤（1）、在透明基底上制作微透镜阵列，使微透镜阵列的焦平面位于透明基底的下表面；

步骤（2）、在微透镜基底下表面涂敷一层负性光刻胶；

步骤（3）、利用紫外曝光机照射微透镜阵列上表面，由于微透镜的聚焦作用，处于微透镜焦点处的负性光刻胶被曝光；

步骤（4）、被曝光后的负性光刻胶经显影后，可在微透镜基底下表面获得与微透镜阵列焦点一一对应的光刻胶阵列；

步骤（5）、在加工有光刻胶阵列的微透镜基底下表面沉积一层反射膜；

步骤（6）、利用剥离工艺将微透镜基底下表面的光刻胶阵列清除，从而获得带有微孔阵列的反射膜层；

步骤（7）、加工一块反射镜，置于带有微孔阵列的反射膜层的下方，使两反射面之间形成一个腔体，即可完成陷光结构的制作。

所述步骤（1）中透明基底的厚度应当等于微透镜阵列的焦距，其误差不得大于10％。

所述步骤（2）中负性光刻胶的厚度不得大于微透镜阵列的焦深。

所述步骤（5）中反射膜的厚度不得大于微透镜阵列的焦深。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、相对于亚波长抗反射结构、散射增强结构以及表面等离子体局域增强结构而言，本发明具有更好的陷光效果，且无需加工纳米结构，更无需使用金、银等贵金属材料，仅采用技术相对成熟的微光刻技术即可完成陷光结构的制作，具有结构简单、陷光能力更强等优点；

2、由于本发明是通过外部结构实现陷光功能的，对薄膜太阳能电池的内部结构没有破坏作用，不会影响太阳能电池的电学性能，因此兼容性更强，适用范围更广。

附图说明