基於異向介質的光電器件抗反射層結構的製作方法
2023-06-09 13:48:21
專利名稱：基於異向介質的光電器件抗反射層結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於異向介質的光電器件抗反射層結構，屬於光電器件領域。
背景技術：
目前，能源問題是制約二十一世紀經濟社會發展的全球性問題，而太陽能佔地球總能量99%以上，這是重要的可再生能源。在經濟發展的過程中，伴隨著巨大的能源消費， 煤、石油、天然氣等傳統資源必將枯竭。以太陽能光伏技術為支撐的太陽能利用正在給人類的能源消費結構帶來革命性的變化，制約光伏產業發展的兩個關鍵因素是一、光電轉換效率較低；二、成本過高。而解決太陽能電池成本過高的問題，除了降低製造成本外，還可以通過提高光電轉化效率來降低成本。因此，提高光電轉換效率對太陽能電池的發展具有重要的意義。提高太陽能電池表面的抗反射性能是提高光電轉換效率的一個重要途徑。工業界和學術界提出了各種解決方案，譬如利用電子束刻蝕、光刻技術、反應離子刻蝕和機械刻槽等在矽片表面製備倒金字塔陣列結構、溝道陣列結構等抗反射表面結構，採用濺射、化學氣相沉積和斜角沉澱等在晶體矽表面沉積Si3N4 ,TiOx (x ( 2) ,SiO2等抗反射層，以及採用碳納米管、石墨烯、量子點、納米柱和納米線結合納米加工技術開發的新型太陽能電池。現有技術下的未經處理的單晶矽太陽能電池的反射率高達30%以上，經單晶矽制絨和等離子體增強化學氣相沉積法鍍抗反射膜後對太陽光的反射率可降至10%以內，但是反射的太陽光造成了能源的巨大浪費。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種使光電器件具有更高的抗反射能力，能夠提高其光電轉換效率的基於異向介質的光電器件抗反射層結構。實現本發明目的的技術方案是一種基於異向介質的光電器件抗反射層結構，該抗反射層由具有負介電常數和負磁導率的異向介質材料製成，且異向介質呈周期性排列結構。進一步，所述的周期性排列結構為萬字型結構或花狀陣列結構或漁網狀結構或諧振環結構。採用了上述技術方案後，異性介質是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料，通過在材料關鍵物理尺度結構上的有序設計，使得介電常數和磁導率均為負值，從而可以突破某些表觀自然規律的限制，獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能，在光電器件抗反射層領域應用異性介質能夠吸收到達其表面的光線，使得光電器件具有很高的抗反射能力，最大限度地減少反射，從而提高了光電的轉換效率。
具體實施例方式為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例，對本發明作進一步詳細的說明。—種基於異向介質的光電器件抗反射層結構，該抗反射層由具有負介電常數和負磁導率的異向介質材料製成。該異向介質呈周期性排列結構，可以為萬字型結構或花狀陣列結構或漁網狀結構或諧振環結構，異向介質可以為金屬介質或絕緣介質，加工方法可以採用微納加工技術或斜角沉積技術或低溫共燒陶瓷技術，光電器件可以為太陽能電池或光敏電阻或光電二極體或光電三極體，太陽能電池可以是單晶矽太陽能電池或多晶矽太陽能電池或CIS太陽能電池或CIGS太陽能電池或CdTe太陽能電池或DSC太陽能電池。CIS太陽能電池指的是以銅、銦和硒為主要成分的薄膜型太陽能電池。CdTe太陽能電池指的是碲化鎘薄膜型太陽能電池。DSC太陽能電池指的是染料敏化太陽能電池。在太陽能電池上製備該抗反射層的方法如下首先用電子束和反應離子刻蝕相結合的方法製備相應圖案的印章結構，所指的相應圖案為萬字型結構或花狀陣列結構或漁網狀結構或諧振環結構，如雙重漁網結構，外層線寬特徵為100納米，內層線寬特徵為50納米，呈周期性排列，凸出高度為500納米；然後將經過矽片切割、去除損傷層、制絨、擴散制 PN結和去除擴散過程中形成的磷矽玻璃處理後的未成型的太陽能電池利用微納加工技術或斜角沉積技術或低溫共燒陶瓷技術將異向介質材料覆在該未成型的太陽能電池上，減少表面反射；然後在覆有異向介質的太陽能電池表面上用上述製得的帶有特殊圖案的印章納米壓印，轉移圖案至該表面，形成抗反射層；絲網印刷上下電極，通過特殊的印刷機和模版將銀漿鋁漿(銀鋁漿)印刷在太陽能電池的正、背面，以形成正、負電極引線，然後經過共燒形成金屬接觸，從而得到具有該抗反射層的太陽能電池。本發明的工作原理如下
異性介質是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料，通過在材料關鍵物理尺度結構上的有序設計，使得介電常數和磁導率均為負值，從而可以突破某些表觀自然規律的限制，獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能，在光電器件抗反射層領域應用異性介質能夠吸收到達其表面的光線，使得光電器件具有很高的抗反射能力，最大限度地減少反射，從而提高了光電的轉換效率。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於異向介質的光電器件抗反射層結構，其特徵在於該抗反射層由具有負介電常數和負磁導率的異向介質材料製成，且異向介質呈周期性排列結構。
2.根據權利要求I所述的基於異向介質的光電器件抗反射層結構，其特徵在於所述的周期性排列結構為萬字型結構或花狀陣列結構或漁網狀結構或諧振環結構。
全文摘要
本發明公開了一種基於異向介質的光電器件抗反射層結構，該抗反射層由具有負介電常數和負磁導率的異向介質材料製成，且異向介質呈周期性排列結構。本發明使得光電器件具有更高的抗反射能力，能夠提高光電器件的光電轉換效率。
文檔編號H01L31/0216GK102593192SQ20121007238
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者萬萍, 仇浩, 孫洪文, 朱玉峰, 範瑞 申請人:河海大學常州校區