[实用新型]一种空间硅太阳电池的减反射膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种减反射产品，特别涉及一种空间硅太阳电池的减反射膜。

背景技术

目前太阳能光伏产业处于发展的低谷，究其原因是其能源转化效率低下，成本过高导致，而随着煤，石油等化石燃料资源的日益匮乏，加之环境保护的压力，发展太阳能，风能等可再生能源已迫在眉睫。相对于风能，地热等可再生能源来说，太阳能具有能源分布地域极广，在使用过程中不会产生任何污染的特点。通过太阳能电池板将太阳能直接转化为电能，必然会成为人类解决能源问题的重要途径。但是，与其它电池相比，太阳能电池的光电转换效率比较低。因此，提高其效率是长期以来人们一直致力解决的问题，而影响电池效率的一个重要因素就是电池对入射到其表面光的利用率，即电池对入射到其表面各波长光的光谱响应。我们知道，硅是间接跃迁型材料，其吸收系数低，同时光在硅表面的反射使太阳能电池的光损失约1/3。根据菲捏耳的反射原理，在电池表面制备单层或多层减反射膜(其折射率较小)可以减小入射光的反射，增加透射，增加光子的有效吸收，入射光子数越多，光谱响应越大，电池的光电转换效率也就越高。因此，对空间硅太阳能电池减反射膜以及光谱响应进行研究是太阳能电池设计、制备中的关键。

目前，国内、外对单晶硅太阳能电池减反射膜的设计、制备等已经做了大量的详细研究工作，单、双甚至三层减反射膜均已被广泛应用到单晶硅太阳电池的制备中，特别是双层减反射膜在应用中已经取得了很好的减反射效果。但由于常规减反射膜材料折射率的限制，使得目前常用的减反射膜的减反射效果被削弱。这是因为，一般常规的减反射膜材料的折射率都大于1.4。纳米材料是利用物质在小到纳米尺度以后，由于尺寸效应、表面效应和宏观量子效应所出现的奇异现象而发展出来的新材料。近年来，纳米添加、复合与组装技术，对材料科学研究，包括材料改性、新材料合成和新材料的应用，产生了重要影响。有关研究已经表明，纳米技术，如量子点技术、纳米表面改性技术等，可以提升太阳能发电技术的竞争力。对减反射膜而言，提高材料反射效率的关键在于首先获得具有较小的折射率材料。而对于一般的材料来说，其折射率都比较大，而折射率介于1～1.4的材料几乎没有，这就必须采用纳米材料和纳米技术，改善材料的微观结构，从而减小折射率。随着纳米技术的发展，使得制备折射率在1.4以下的纳米材料成为可能，国内外虽有很多关于太阳电池减反射膜的研究，但仍缺乏对低折射率材料(小于1.4)在空间硅太阳电池减反射膜系设计的研究。

实用新型内容

本实用新型是针对如何降低空间硅太阳电池反射的问题，提出了一种空间硅太阳电池的减反射膜，低折射率纳米材料的减反射膜系的结构，该结构通过使用低折射率纳米材料，使得反射率得以减小，减反射效果明显，从而较好地解决了空间硅太阳电池在使用过程的减反射问题。

本实用新型的技术方案为：一种空间硅太阳电池的减反射膜，至少由两层减反射膜组成，其中至少有一层采用折射率低于1.4的纳米材料。

所述减反射膜为双层，第一层为纳米材料，折射率n₁为1.1≤n₁≤1.3，膜厚度d₁为110nm，第二层为常规折射率材料，折射率n₂为2.3，膜厚度d₂为64nm。

所述减反射膜为三层，第一层为纳米材料，折射率n₁为1.3，膜厚度d₁为66nm，第二层为常规折射率材料，折射率n₂为1.46，膜厚度d₂为50nm，第三层为常规折射率材料，折射率n₃为2.3，膜厚度d₃为60nm。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型空间硅太阳电池的减反射膜，在减反射膜系结构中采用了低折射率纳米材料，通过计算机仿真模拟对空间硅太阳电池减反射膜进行了设计，分别设计了采用低折射率纳米材料的双、三层膜，优化出了最佳的膜系参数，得到了最小的加权平均反射率，为空间硅太阳电池减反射膜的制备提供了理论上的依据。

附图说明

图1常规折射率材料双层膜反射率R随波长λ变化曲线图；

图2常规折射率材料MgF2(102nm)/TiO2(49nm)/SiO2三层膜时反射率随SiO2层厚度的变化曲线图；

图3三种不同折射率纳米材料优化设计的双层减反射膜的反射率随波长变化曲线图；

图4为本实用新型纳米材料三层减反射膜反射率随波长变化曲线图；