二氧化钛减反射膜在单晶硅太阳能电池中的应用.pdf-solarbe文库

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0 引言在世界能源结构的转移中 , 太阳能发电处于突出的位置 , 全球目前年能源消费的总和只相当于太阳在 40 min 内照射到地球表面的能量。太阳能随处可见 , 不必远距离输电 ,无噪声 , 不污染环境。由于这些独特的优点 , 太阳能发电作为新兴的产业正在迅速崛起 [ 1] 。硅是地球上第二位最丰富的元素 , 而且无毒性 , 用它制作的太阳电池效率也很高 , 因此它是最适于制作太阳电池的半导体材料 [ 2 ] 。在硅太阳电池中又可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳电池三类。单晶硅太阳电池具有效率高、寿命长、性能优良等优点 , 因此在工业上应用广泛 [ 3] 。太阳光直接照射硅电池表面时有大量的光线被反射掉 ,从而电池的光电转换效率降低。为提高太阳电池的光电转换效率 , 必须减少电池表面被反射掉的光子数 , 在电池表面制备一层或多层减反射膜就是很好的方法。本文基于工业应用的实际 , 给出了二氧化钛减反射膜在单晶硅太阳能电池中的应用。1 二氧化钛减反射膜1.1 减反射膜的原理照射到硅片上的光不能全部被硅吸收 , 有一部分会被反射掉。反射百分率的大小取决于硅和外界透明介质的折射率。垂直入射时 , 硅片表面的反射率 R 为R[ nsi- n0nsin0] , 1式中 n si 为硅的折射率 , 在真空或大气中等于 1; n 0 为外界介质的折射率。在真空或大气中 , 如果硅表面没有减反射膜 , 长波范围 1.1 μ m 入射光将损失总量的 34, 短波范围 0.4 μ m损失为 54 。即使在硅表面制作了绒面 , 由于入射光产生多次反射而增加了吸收 , 但也有约 11的反射损失。如图 1 所示 , 如果在硅的表面制备一层透明的介质膜 ,由于介质膜的两个界面上的反射光相互干涉 , 可以在很宽的波长范围内降低反射率。此时反射率由下式给出 R r12r 222r 1 r2cosθ1r12r22 2r1r2cosθ, 2 式中 r1、 r2 分别是外界介质膜和膜硅界面上的菲涅尔反射系数 ; θ 为膜层厚度引起的相应角。它们可分别表示为 r1 n 0- nn0n, 3r2 n- nsinnsi, 4θ 4 πλ0nd, 5其中 , n 0、 n 和 n si 分别为外界介质、膜层和硅的折射率 ,λ 0 为入射光的波长 , d 为膜层的实际厚度 , nd 为膜层的光学厚度。当波长为 λ 0 的光垂直入射时 , 如果膜层光学厚度为 λ 0的四分之一 , 即 ndλ 0/4, 则由式 1- 1 可得 Rλ 0 n2- n 0nsin2n0nsi “2。 6为了使反射损失减到最小 , 即希望 Rλ , 。二氧化钛减反射膜在单晶硅太阳能电池中的应用翁正国 , 张青波 , 洪照明浙江工商职业技术学院机电工程系 , 浙江宁波 315012摘要介绍了二氧化钛减反射膜在单晶硅太阳能电池中的应用。给出了具体的制备工艺 , 并探讨制备时应注意问题 ; 实际证明 , 二氧化钛减反射膜具有较高的经济效益和生产效益。关键词太阳能电池 ; 单晶硅 ; 减反射膜 ; 二氧化钛中图分类号 TM615 文献标识码 A收稿日期 2007- 05- 07作者简介翁正国 6 , 男 , 浙江宁波人 , 年毕业于西安电子科技大学电子工程专业 , 工程师讲师。图 1 减反射膜示意图n 0id nnsi山西能源与节能2007 年第 3 期总第 46 期 SHANXI ENERG Y AND CONSERVAT ION 2007 年 9 月出版0 0n n 0nsi 7 19 8 1990/

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