專利名稱：玻璃基板的防反射層制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)材料范圍，特別涉及到太陽(yáng)能光伏器件的光學(xué)處理手段。
技術(shù)背景最近幾年，光伏電池和大面積光伏模塊的發(fā)展引起了世人的廣泛關(guān)注。尤其是氫化非晶 硅和納米晶硅，它們隨著光伏器件在商業(yè)和住宅設(shè)施中的廣泛應(yīng)用，顯示出巨大的潛力。在 260'C以下這樣較低的溫度下生產(chǎn)薄膜硅光伏器件的一個(gè)顯著特點(diǎn)是，大面積沉積的與硅相關(guān) 的半導(dǎo)體膜層和電接觸膜層具有優(yōu)良性能。同時(shí)，使用良好成熟的鍍膜設(shè)備和程序，可以工 業(yè)化地制成低成本的模板。施加在同一玻璃基板上的不同薄膜的激光劃線成型工藝，允許多 個(gè)太陽(yáng)能電池元件在薄膜沉積過(guò)程中直接形成集成式的大面積光伏模塊，減少了加工歩驟也 改善了產(chǎn)品的可靠性。對(duì)于光伏器件，特別是薄膜光伏器件來(lái)講，使其性能優(yōu)良的關(guān)鍵是優(yōu)化半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換 層對(duì)光能的吸收，并同時(shí)減少器件中的光損耗。在很薄的吸收層里能夠最大限度的吸收光能， 是高轉(zhuǎn)換效率的必備條件。在這里所指的氫化薄膜硅包括氫化非晶硅、氫化納米晶硅以及這 些硅材料與其它元素結(jié)合而成的合金薄膜，氫化薄膜硅所構(gòu)成的太陽(yáng)能電池通常具有p-i-n結(jié) 構(gòu)，其中p層和n層是不活躍的"死層"，它們?cè)诜菗诫s的i層中建立-個(gè)內(nèi)置電場(chǎng)，從而使 得光致載流子被有效的收集。其吸收層的厚度一般只有幾百個(gè)微米，最多不超過(guò)大約2000微 米?；跉浠璞∧さ膒-i-n結(jié)構(gòu)被夾在前后兩個(gè)電極(電接觸層)中，而形成完整的光伏元 件。通常使用的前電極必須具有良好的透明度和導(dǎo)電性，它通常是由透明導(dǎo)電氧化物(TCO) 構(gòu)成，譬如厚度為600-900納米的被摻雜的氧化錫或氧化鋅薄膜。后電極通常由一個(gè)TCO和 金屬薄膜共同組成，其一個(gè)重要作用就是將未被吸收的光反射回p-i-n結(jié)構(gòu)之中。人們已經(jīng)嘗 試過(guò)用各種各樣的辦法來(lái)改善對(duì)光的吸收，其中包括使用粗糙的透明前電極。另外，也使用 過(guò)反光率很高的背電極，使得未被吸收的光再一次被投回到電池中。對(duì)于非晶硅電池來(lái)講吸 收層i層也不能做得很厚，原因是該材料具有光質(zhì)衰減的缺陷。所以卓越的光學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)于像 氫化硅這樣的薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率起有決定性作用。當(dāng)今最常見(jiàn)的太陽(yáng)能光伏器件都是由玻璃板作為其頂部保護(hù)板或作為薄膜光伏器件的基 板，因?yàn)椴ＡЬ哂辛己玫耐该鞫龋杀镜?，而且具有良好的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性。玻璃的光折 射系數(shù)約為1.53，而空氣的折射系數(shù)是1，在玻璃和空氣界面的光反射率是0.0439，即4.4%,所以在玻璃表面的反射光損失不應(yīng)被忽略。為使光電裝置的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高，而反射光最 大限度的得到減少，通常在玻璃的外層用真空鍍膜的辦法，鍍上一層反光膜，比如說(shuō)MgF。 但是這種辦法通常很難做在大面積襯底上，而且它所使用的高成本加工設(shè)備和過(guò)程不利于大 批量的生產(chǎn)。 一個(gè)最佳的均勻的防反射膜的光折射系數(shù)為1.24，它是空氣和玻璃基板的光折 射系數(shù)的幾何平均值。發(fā)明內(nèi)容基于上述考慮，申請(qǐng)人擬訂了本發(fā)明的首要目的提供一個(gè)低成本的高效防反射膜，以 降低玻璃與空氣界面的光反射率。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是，提高以玻璃為頂板的太陽(yáng)能光伏器件的轉(zhuǎn)換效率。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用一種簡(jiǎn)便易行的可以鍍?cè)诖竺娣e玻璃板上的反光技術(shù)， 其做法就是將小的玻璃球放入帶有粘連劑的溶液里，當(dāng)玻璃襯底被放置于溶液中，有部分 玻璃球就會(huì)沉積到玻璃表面。由于玻璃球之間有宇氣間距(有孔隙)，所以這些玻璃球所組成 的"薄膜"的密度比玻璃板要小了許多。因此它的光折射系數(shù)低于玻璃板，正好是介于玻璃 和空氣之間，因?yàn)檫@個(gè)材料本身就是由玻璃和空氣混合而成。所以這樣 -層稀疏玻璃物質(zhì)很 有效的起到了使光折射系數(shù)很平穩(wěn)的由較低的數(shù)值增到較高的數(shù)值的作用，從而避免了突然 性變化，也就是避免了對(duì)光反射很有效的突變性界面。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一歩說(shuō)明。附圖顯示了一個(gè)具有防反射玻璃基板的薄膜太陽(yáng)能電池的層狀結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施方式應(yīng)根據(jù)所指玻璃板的用途而實(shí)行，這里我們僅以基于氫化硅薄膜的光 伏模板為例。首先按通常的方式生產(chǎn)以玻璃為基板的薄膜光伏器件，包括背電極的形成。然后使用溶膠滯體沉積法(sol-gel)將玻璃球鍍到玻璃基板的表層。具體做法是將光伏模板浸 入含有玻璃珠粒和粘連劑的溶膠滯體，并不斷的攪拌溶膠滯體或是不斷移動(dòng)基板本身，從而 使玻璃珠粒均勻的粘附到玻璃基板外表，然后將玻璃基板從溶膠滯體中取出，在不高于光伏 器件中半導(dǎo)體薄膜的沉積溫度下，進(jìn)行熱處理使粘連劑固化，以形成最終的由玻璃珠粒和空 氣間隙構(gòu)成的低折射系數(shù)膜層。其光折射系數(shù)由孔隙度決定，包括玻璃珠粒的大小和膜層的 厚度。為了使防反射效果最顯著，可以多次使用形成上述膜層的方法，而每次實(shí)施過(guò)程中所 使用的玻璃珠粒的大小和/或在溶液中的密度都不同，從而形成一個(gè)折射系數(shù)具有梯度性的沿 垂直于玻璃基板表面的方向變化的防反射膜，岡為此膜層的空氣體積比例(孔隙度)隨膜層厚度而變化。這樣可以使得該反射層的光折射系數(shù)很平緩的從玻璃的數(shù)值過(guò)渡到空氣的數(shù)值， 從而獲得最低的光反射。應(yīng)用了本發(fā)明的一個(gè)薄膜光伏器件如附圖所示，該器件依次包括面對(duì)入射光防反射層 10;玻璃基板l;由透明導(dǎo)電氧化物構(gòu)成的前電極2;基于氫化硅薄膜的N光伏疊層8; 第二透明導(dǎo)電氧化物22和具有反射性的金屬膜45。
權(quán)利要求
1. 一個(gè)玻璃防反射層，其特征在于它的形成過(guò)程是將玻璃浸入含有玻璃珠粒的溶膠滯體，使玻璃珠粒均勻的粘附到玻璃基板外表，然后將玻璃基板進(jìn)行熱處理以增強(qiáng)玻璃珠粒的附著力。由玻璃珠粒形成的表層具有介于空氣和玻璃基板之間的光折射系數(shù)，且該系數(shù)具有梯度性的沿垂直于玻璃基板表面的方向變化，從而在玻璃空氣界面起到有效的防反射作用。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的玻璃防反射層，其特征在于防反射層被施加于太陽(yáng)能光伏器 件的前置玻璃基板或玻璃保護(hù)板的面對(duì)陽(yáng)光的外表面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)減弱薄膜光伏器件光反射的方法。將以玻璃為基板的光伏器件浸入含有玻璃珠粒的液體之中，使具有稀疏結(jié)構(gòu)的玻璃物質(zhì)沉積在基板外表，形成一個(gè)光折射系數(shù)介于空氣和玻璃之間的膜層。這個(gè)簡(jiǎn)單易行的防輻射層制作方法特別適用于大面積，以玻璃為基板的光伏組件的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C03C17/02GK101244893SQ200710004970
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者李沅民, 昕 馬 申請(qǐng)人:北京行者多媒體科技有限公司