制作用于薄膜光伏电池的织构化反射体的方法及织构化反射体技术

本发明专利技术涉及用于薄膜光伏电池的织构化反射体，其通过将金属膜(1)通过掩模(3)的开口沉积在基板(2)上来制作。掩模(3)由薄膜构成，该薄膜由共面的，优选为相接合的球(4)构成，球(4)之间的间隙(5)形成掩模(3)的开口。另外，该薄膜有利地由二氧化硅或者聚合物材料形成的球(4)形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及用于薄膜光伏电池的织构化反射体，其通过将金属膜(1)通过掩模(3)的开口沉积在基板(2)上来制作。掩模(3)由薄膜构成，该薄膜由共面的，优选为相接合的球(4)构成，球(4)之间的间隙(5)形成掩模(3)的开口。另外，该薄膜有利地由二氧化硅或者聚合物材料形成的球(4)形成。【专利说明】制作用于薄膜光伏电池的织构化反射体的方法及织构化反 射体
本专利技术涉及一种制作用于薄膜光伏电池的织构化反射体的方法以及通过此方法 得到的织构化反射体。
技术介绍
薄膜太阳能电池或者薄膜光伏电池通常包括至少一个基板（或支撑体），在该基 板上沉积有至少一层光伏材料的薄膜，该光伏材料的薄膜也叫做活性层或者吸收层。薄膜 太阳能电池或者薄膜光伏电池通常也包括电极和电接触。 不同类型的薄膜光伏电池取决于使用的光伏材料的种类而存在。后者例如可以是 非晶硅（a-Si)，或者由氢化非晶硅（a-Si:H)/单晶硅yc-Si:H双层形成。 现阶段薄膜太阳能电池领域的一个重要问题是通过在基板和活化层之间布置织 构化反射体，增加入射在太阳能电池中电磁辐射的光学捕获效率，从而增加光伏转化效率。 例如，美国专利申请2011/0005575描述了太阳能电池中具有波形式织构的反射 体，尤其提高了光的光学捕获、反射率和转化效率。沉积在反射体上的薄膜也被织构化。 反射体织构的形状和幅度尤其决定了使光学捕获有效的波长范围。因此，反射体 织构的特性使太阳能电池的光反应能实质上得到修改。因此为得到具有最佳光学性能的织 构化反射体，有必要详细阐述可靠的、有形成褶皱的、可重复的且容易实施的方法。 Zhu等人的文章 "Nanodome Solar Cells with Efficient Light Management and Self_Cleaning"(Nanoletters 2010, 10, 1974-1984)提出了将玻璃或者石英的基板织构化 以形成表现出纳米圆顶（nanodome solar cells)的织构的太阳能电池。为了获得该织构， 第一步将二氧化硅球沉积在基板上。然后通过球床在〇2/CHF 3的混合物的反应离子蚀刻下， 蚀刻该基板。最后将多层结构沉积在织构化后的基板上。 然而该技术表现出几个缺点：等离子体的种类会产生污染，蚀刻速率相对较低， 考虑到时间和成本该制作方法相当繁重，而且最重要的是上述方法只能用于容易蚀刻的基 板，例如由玻璃和石英制成的基板。 Hitoshi Sai 的文章 （Journal of Applied Physics 2009, 105, 094511)描述了实 现织构化表面的其他制作方法。特别地，在高电压下进行了铝基板的阳极氧化。应用的电 压引起在基板的表面形成多孔的Al 2O3氧化层。同时修饰了铝基板的表面，形成了波形式的 织构。阳极氧化之后，移除氧化层并得到了织构化后的铝基板。 然而这种技术需要高的阳极氧化电压并且难以控制得到的织构和图案的周期性。 此外特别地降低了基板的可选择性。 专利技术目的 本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，特别地提出了制作用于薄膜太阳能电池的 织构化反射体的方法。此方法简单，易于实施，不受外界干扰（坚固性），可重复并且便宜。 此目的通过所附权利要求实现。 【专利附图】【附图说明】 其它的优点和特征通过下面对本专利技术特定实施例的描述将更加清楚易懂，本专利技术 的实施例仅用于非限定示例的目的，且表示在所附的附图中，其中： 图1至图4用横截面的示意方式示出了制作用于薄膜太阳能电池的织构化反射体 的不同步骤； 图5用横截面的示意方式示出了包括图4的织构化反射体的薄膜太阳能电池； 图6示出了本专利技术在制作织构化反射体方法的一个步骤中从扫描电子显微镜得 到的照片； 图7示出了本专利技术太阳能电池的从扫描电子显微镜得到的照片； 图8示出了小带隙太阳能电池（aSiGe)中吸收功率对形成掩模的球的直径的关系 的模拟，该掩模分别用于本专利技术的包括织构化反射体的太阳能电池和包括非织构化反射体 的太阳能电池； 图9示出了霾因子的变化对本专利技术的包括织构化反射体的太阳能电池和包括非 织构化反射体的太阳能电池的波长的关系， 图10示出了电池的I(V)曲线：示出了短路电流密度对本专利技术的包括织构化反射 体的太阳能电池和包括非织构化反射体的太阳能电池的电压的关系。 【具体实施方式】 如图1至图4所示，制作用于太阳能电池，特别是薄膜太阳能电池的织构化反射体 的方法包括至少将金属膜1通过掩模3的开口沉积在支撑体2上，该支撑体2优选为平坦 的或者非织构的。该支撑体2优选由金属制成。 用于沉积金属膜1的掩模3实际上由也叫薄膜的第一层形成，该薄膜由共面的球 4形成。 有利地，薄膜的意思是厚度为300nm到1500nm的膜层。该厚度比球体的半径小。 有利地，掩模3由所述薄膜形成。优选地，球4形成一单层薄膜。这些球按形成球 床的方式排列在支撑体上，每个球4与支撑体2直接接触。在此情况下，这些球不相互堆叠。 进一步，形成薄层的球4优选为接合的。以此方式形成的薄膜均匀且规则，其中在 球4之间具有用以形成掩模3开口的间隙5,通过间隙5沉积用以形成金属膜1的金属。 球4优选为球形的，则球之间的间隙5彼此相同。 球4有利地由二氧化硅、金属、陶瓷或者聚合物制成，这样可特别使掩模以低成本 制作。例如，球4可以由聚苯乙烯制成或者由铝、钛、铬或者金制成。 球4的平均直径优选为IOOnm到5000nm，有利地为500nm到2500nm。 形成薄层的球4更有利地为单分散（mono-dispersed)，即形貌相同的球，其中具 有非常窄的尺寸分布，以一个特定的平均直径为中心，其标准偏差大约为10%。 这样，对于给定的掩模3,有利地是所有球4具有相同的平均直径。 最后，形成掩模3的薄层有利地具有从80%到94%范围内的密实度。密实度也叫 做填充因子，是构成薄层的球4的总体积占包含球4的薄层的总体积的比率。以上密实度 的取值范围表现了相对于用于沉积金属膜的间隙的尺寸的良好折中。 如图1所示，例如通过旋涂法或者Langmuir-Blodgett法将掩模3制作在支撑体 上。 这些沉积球的技术在成本上非常有竞争力并且适用于大表面。它们能进一步实 现与选择范围较大的支撑体之间的兼容性，例如由金属、硅、玻璃或者聚合物质制成的支撑 体。 根据一个特定的实施例，掩模3的形成可以包括对之前支撑体2上形成的球4的 蚀刻步骤以减小球4的初始平均尺寸。该蚀刻步骤能使球4的初始尺寸减小，从而增加间 隙5的体积。 可以通过化学蚀刻或者干蚀刻（反应离子蚀刻）执行蚀刻步骤。 通过掩模3的开口，即如图2所示的在球4的间隙，沉积金属膜。在图2中用位于 掩模3上方的箭头F表示此沉积步骤。此方式沉积的金属膜1由多个点6组成，每个点占 据了相接合的球之间的间隙或者自由空间，并且有利的是占据三个接合球之间的间隙或者 自由空间，从而能得到金属膜1的织构。例如对于包括平均直径为300nm到1500nm的球4 的掩模3,所得到的点6的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作用于薄膜太阳能电池的织构化反射体的方法，该方法将金属膜(1)通过掩模(3)的开口沉积在支撑体(2)上，所述掩模(3)由共面的球(4)形成的薄膜形成，所述球(4)之间的间隙(5)形成所述掩模(3)的所述开口，其特征在于，在所述金属膜(1)沉积在所述支撑体(2)上之后移除所述掩模(3)，并且该方法包括在移除所述掩模(3)之后将附加金属膜(8)均匀沉积在所述金属膜(1)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C杜克罗斯，H斯扎姆伯利克斯，
申请(专利权)人：原子能和代替能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR