專利名稱：太陽能電池的抗反射層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池的抗反射層及其制備方法，屬于太陽能能量轉(zhuǎn)換技 術(shù)。
背景技術(shù)：
太陽能電池是光電轉(zhuǎn)換的一種器件，其光電轉(zhuǎn)換效率與其表面抗反射率有著直接 的關(guān)系。也就是說，其表面抗反射率越高，其光電轉(zhuǎn)換率越高。傳統(tǒng)的太陽能電池表面所采取的抗反射技術(shù)，是絨面或倒金字塔多坑表面結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)雖然取得了一定的效果，但其抗反射效率仍不夠理想。而近年來的已有技術(shù)，采取 表面鍍膜技術(shù)，以求減少太陽光的反射。諸如在太陽能電池表面鍍布SiN鈍化膜以及其它 金屬氧化物膜或金屬氮氧化物膜等等。都在一定程度上提升了太陽能電池表面的抗反射能 力，有效提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。這種在太陽能電池表面采取鍍膜方式用以減 少太陽光的反射技術(shù)，已成為當前的一種具有代表性的太陽能電池抗反射的研發(fā)方向。但 由于其所需要的鍍膜裝備比較昂貴，工藝相對比較復(fù)雜，電能耗用量較大，在制備過程中硅 片會受到內(nèi)在損傷等問題，而從一定程度上制約了這種太陽能電池表面鍍膜技術(shù)的應(yīng)用。 為此，提供一種方法簡單可行，制成品質(zhì)量穩(wěn)定的太陽能電池的抗反射層及其制備方法，便 成為業(yè)內(nèi)的期待。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種太陽能電池的抗反射層，與此同時提供一種所述太陽能電池 抗反射層的制備方法。本發(fā)明實現(xiàn)其目的的技術(shù)構(gòu)想是，所述抗反射層，是設(shè)置在太陽能電池表面，具體 地說，是設(shè)置在太陽能電池受光面上的柵指電極之間表面的抗反射層，且所述抗反射層是 由微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這種所述微米納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗反射層，通過 有效提高太陽能電池表面的光照面積，以及入射陽光在所述抗反射層內(nèi)的漫反射，以最大 限度地提升太陽能電池的抗反射能力。而其所述微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)抗反射層的制備方法，采取FIB聚焦離子束刻蝕加工的 方法，通過調(diào)節(jié)離子束流，所施加的電壓和刻蝕的時間，來制備不同長、寬、高尺寸的三維微 米納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗反射層。且所述微納米結(jié)構(gòu)，是設(shè)置在柵指電極之間表面的眾多微米 突起，和設(shè)置在微米突起上的眾多納米突起，從而構(gòu)成三維微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗反射層。由 于其制備方法，采用已經(jīng)很成熟完美的FIB刻蝕法，因而工藝相對比較簡單，能耗相對較 少，制成品質(zhì)量保證，從而實現(xiàn)本發(fā)明的目的。有鑒于上述技術(shù)構(gòu)想，本發(fā)明實現(xiàn)其目的的技術(shù)方案是一種太陽能電池的抗反射層，其創(chuàng)新點在于，所述抗反射層，是由FIB聚焦離子束 刻蝕加工的，設(shè)在太陽能電池受光面上的柵指電極之間表面上的眾多微米結(jié)構(gòu)突起，和設(shè) 在微米結(jié)構(gòu)突起上的眾多納米結(jié)構(gòu)突起所構(gòu)成的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)層。
在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明主張，所述微米結(jié)構(gòu)突起和納米結(jié)構(gòu)突起的長度和寬 度尺寸分別在1 IOym范圍內(nèi)和1 740nm范圍內(nèi)，其高度尺寸均< 200nm。但不局限于 此。應(yīng)當說明的是，所述微米突起和納米突起的長度和寬度尺寸越小，而其高度(即表面深 度)尺寸越大，其抗反射的能力越強。以上所給出的微米突起和納米突起的長度、寬度和高 度尺寸，是本發(fā)明通過多次反復(fù)實驗所優(yōu)選的，具有很高的性價比。在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明主張，所述微米結(jié)構(gòu)突起和納米結(jié)構(gòu)突起均呈錐臺狀； 所述眾多錐臺狀微米結(jié)構(gòu)突起，呈隊列方陣式布置在太陽能電池的位于柵指電極之間的表 面上；所述眾多錐臺狀納米結(jié)構(gòu)突起，呈隊列方陣式布置在微米結(jié)構(gòu)突起上。但不局限于 此。所述的兩種突起的形狀，也可以是跳棋狀，或呈倒錐臺狀等等，但所述跳棋狀或倒錐臺 狀突起的刻蝕加工比較煩難，而其抗反射能力可能要高一些。如果在所述納米突起上，再刻 蝕加工更微細的納米突起，其抗反射能力可能會更加強。制備上述太陽能電池抗反射層的方法的技術(shù)方案是 一種上述太陽能電池的抗反射層的制備方法，在太陽能電池的柵指電極之間的受 光表面，采用FIB聚焦離子束刻蝕法首先刻蝕微米結(jié)構(gòu)突起，繼而在微米結(jié)構(gòu)突起上刻蝕 納米結(jié)構(gòu)突起。在上述制備方法的技術(shù)方案中，本發(fā)明主張，通過調(diào)節(jié)FIB聚焦離子束刻蝕的離 子束流、所施加的電壓、和刻蝕的時間，制備不同長、寬、高尺寸的三維微米納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。 在這一技術(shù)方案中，所述離子束流和電壓的強度，與刻蝕的時間成反比。但有鑒于硅晶體芯 片的物理性能，就正常生產(chǎn)而言，本發(fā)明并不主張采用較強的離子束流和電壓，以保證硅片 的質(zhì)量。為此，本發(fā)明所主張的，F(xiàn)IB刻蝕微米結(jié)構(gòu)的離子束流在50PA 100PA范圍內(nèi)，所 施加的電壓在20KV 30KV范圍內(nèi)，刻蝕時間在IOs 30s范圍內(nèi)；FIB刻蝕納米結(jié)構(gòu)的離 子束流在8PA 50PA范圍內(nèi)，所施加的電壓在IOKV 20KV范圍內(nèi)，刻蝕時間在5s IOs 范圍內(nèi)。這是根據(jù)刻蝕加工所述突起的尺寸大小，所優(yōu)選的離子束流、所施加的電壓和刻蝕 時間，有效保證了制成品的質(zhì)量，提高了其實際使用的壽命。上述技術(shù)方案得以實施后，本發(fā)明太陽能電池的抗反射層所具有的結(jié)構(gòu)合理，抗 反射率強，以及本發(fā)明的制備方法所具有方法合理，操作簡便易控，制成品質(zhì)量好等特點， 是顯而易見的。


圖1是本發(fā)明太陽能電池的抗反射層的結(jié)構(gòu)簡示圖，圖中所示5為背電極；4為P 型半導(dǎo)體(硅片)；3為η型半導(dǎo)體(硅片)，2為柵指電極，1為三維微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)抗反射層。
具體實施例方式以下對照附圖，通過具體實施方式
的描述，對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施方式
之一，如附圖1所示。一種太陽能電池的抗反射層，所述抗反射層1，是由FIB聚焦離子束刻蝕加工的， 設(shè)在太陽能電池受光面上的柵指電極2之間表面上的眾多微米結(jié)構(gòu)突起1-1，和設(shè)在微米結(jié)構(gòu)突起1-1上的眾多納米結(jié)構(gòu)突起1-2所構(gòu)成的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)層。所述微米結(jié)構(gòu)突起 1-1和納米結(jié)構(gòu)突起1-2的長度和寬度尺寸分別在1 IOym范圍內(nèi)和1 740nm范圍內(nèi)， 其高度尺寸均< 200nm。所述微米結(jié)構(gòu)突起1_1和納米結(jié)構(gòu)突起1_2均呈錐臺狀；所述眾 多錐臺狀微米結(jié)構(gòu)突起1-1，呈隊列方陣式布置在太陽能電池的位于柵指電極2之間的表 面上；所述眾多錐臺狀納米結(jié)構(gòu)突起1-2，呈隊列方陣式布置在微米結(jié)構(gòu)突起1-1上。
具體實施方式
之二，請參讀附圖1。 一種太陽能電池抗反射層的制備方法，在太陽能電池的柵指電極之間的受光表 面，采用FIB聚焦離子束刻蝕法首先刻蝕微米結(jié)構(gòu)突起1-1，繼而在微米結(jié)構(gòu)突起1-1上刻 蝕納米結(jié)構(gòu)突起1-2。通過調(diào)節(jié)FIB聚焦離子束刻蝕的離子束流、所施加的電壓、和刻蝕的 時間，制備不同長、寬、高尺寸的三維微米納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。FIB刻蝕微米結(jié)構(gòu)的離子束流在 50PA 100PA范圍內(nèi)，所施加的電壓在20KV 30KV范圍內(nèi)，刻蝕時間在IOs 30s范圍 內(nèi)；FIB刻蝕納米結(jié)構(gòu)的離子束流在8PA 50PA范圍內(nèi)，所施加的電壓在IOKV 20KV范 圍內(nèi)，刻蝕時間在5s IOs范圍內(nèi)。以上所述太陽能電池的抗反射層的微米結(jié)構(gòu)突起1-1的尺寸由1 μ m至10 μ m ；納 米結(jié)構(gòu)突起1-2的尺寸由Inm至740歷。在其中采用小于太陽光波長380 740nm深度小 于200nm的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)抗反射層，可以有效減少太陽光的反射。實驗結(jié)果顯示，本發(fā)明 所述抗反射層，使太陽光波長在380nm 740nm范圍內(nèi)的反射率降低3%，而其吸收率達> 95%。采用本發(fā)明制備抗反射太陽能電池的步驟簡要描述是(1)擴散形成PN結(jié)；并清除擴散過程形成的磷硅玻璃等雜質(zhì)；(2)制備抗反射層1 ；首先在柵指電極4之間的表面，采用FIB刻蝕加工長、寬均為 5 μ m深200nm的微米結(jié)構(gòu)突起1_1，爾后再在微米結(jié)構(gòu)突起1_1上刻蝕長、寬均為lOOnm，深 為200nm的納米結(jié)構(gòu)突起1_2。(3)絲網(wǎng)印刷上下電極。通過印刷機和模板，將銀鋁漿印刷在太陽能電池的正背 面，以形成正負電極引線。本發(fā)明小試效果是十分令人滿意。
權(quán)利要求
一種太陽能電池的抗反射層，其特征在于，所述抗反射層(1)，是由FIB聚焦離子束刻蝕加工的，設(shè)在太陽能電池受光面上的柵指電極(2)之間表面上的眾多微米結(jié)構(gòu)突起(1-1)，和設(shè)在微米結(jié)構(gòu)突起(1-1)上的眾多納米結(jié)構(gòu)突起(1-2)所構(gòu)成的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池的抗反射層，其特征在于，所述微米結(jié)構(gòu)突起 (1-1)和納米結(jié)構(gòu)突起(1-2)的長度和寬度尺寸分別在1 10 iim范圍內(nèi)和1 740nm范 圍內(nèi)，其高度尺寸均< 200nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池的抗反射層，其特征在于，所述微米結(jié)構(gòu)突起 (1-1)和納米結(jié)構(gòu)突起(1-2)均呈錐臺狀；所述眾多錐臺狀微米結(jié)構(gòu)突起(1-1)，呈隊列方 陣式布置在太陽能電池的位于柵指電極(2)之間的表面上；所述眾多錐臺狀納米結(jié)構(gòu)突起 (1-2)，呈隊列方陣式布置在微米結(jié)構(gòu)突起(1-1)上。
4.一種制備如權(quán)利要求1所述的太陽能電池的抗反射層的方法，其特征在于，在太陽 能電池的柵指電極之間的受光表面，采用FIB聚焦離子束刻蝕法首先刻蝕微米結(jié)構(gòu)突起 (1-1)，繼而在微米結(jié)構(gòu)突起(1-1)上刻蝕納米結(jié)構(gòu)突起(1-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池抗反射層的制備方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)FIB 聚焦離子束刻蝕的離子束流、所施加的電壓、和刻蝕的時間，制備不同長、寬、高尺寸的三維 微米納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池抗反射層的制備方法，其特征在于，F(xiàn)IB刻蝕微米 結(jié)構(gòu)的離子束流在50PA 100PA范圍內(nèi)，所施加的電壓在20KV 30KV范圍內(nèi)，刻蝕時間 在10s 30s范圍內(nèi)；FIB刻蝕納米結(jié)構(gòu)的離子束流在8PA 50PA范圍內(nèi)，所施加的電壓 在10KV 20KV范圍內(nèi)，刻蝕時間在5s 10s范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能電池的抗反射層及其制備方法，所述抗反射層是以由設(shè)在太陽能電池受光面上的柵指電極之間表面上的眾多微米結(jié)構(gòu)突起，和設(shè)在微米結(jié)構(gòu)突起上的眾多納米結(jié)構(gòu)突起所構(gòu)成的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)層為其主要特征，而其制備方法，是以用FIB聚焦離子束刻蝕加工，先刻蝕微米結(jié)構(gòu)突起，繼而在微米結(jié)構(gòu)突起上再刻蝕納米結(jié)構(gòu)突起為其主要特征，具有所述抗反射層結(jié)構(gòu)合理，抗反射能力強等特點，而所述制備方法，具有方法簡便易控，制成品質(zhì)量好等特點。
文檔編號H01L31/0232GK101866957SQ201010171808
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者孫洪文 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)