玻璃基板的防反射层制作方法技术

本发明专利技术公开了一个减弱薄膜光伏器件光反射的方法。将以玻璃为基板的光伏器件浸入含有玻璃珠粒的液体之中，使具有稀疏结构的玻璃物质沉积在基板外表，形成一个光折射系数介于空气和玻璃之间的膜层。这个简单易行的防辐射层制作方法特别适用于大面积，以玻璃为基板的光伏组件的生产。

Method for making antireflective layer of glass substrate

The invention discloses a method for reducing the light reflection of a thin-film photovoltaic device. The glass substrate is immersed in a photovoltaic device containing glass beads of liquid, the glass material deposited with sparse structure on the substrate surface, forming a layer between the light refraction coefficient between air and glass. This simple method of making anti radiation layer is especially suitable for the production of photovoltaic modules with large area and glass substrate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学材料范围，特别涉及到太阳能光伏器件的光学处理手段。技术背景最近几年，光伏电池和大面积光伏模块的发展引起了世人的广泛关注。尤其是氢化非晶 硅和纳米晶硅，它们随着光伏器件在商业和住宅设施中的广泛应用，显示出巨大的潜力。在 260'C以下这样较低的温度下生产薄膜硅光伏器件的一个显著特点是，大面积沉积的与硅相关 的半导体膜层和电接触膜层具有优良性能。同时，使用良好成熟的镀膜设备和程序，可以工 业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划线成型工艺，允许多 个太阳能电池元件在薄膜沉积过程中直接形成集成式的大面积光伏模块，减少了加工歩骤也 改善了产品的可靠性。对于光伏器件，特别是薄膜光伏器件来讲，使其性能优良的关键是优化半导体光电转换 层对光能的吸收，并同时减少器件中的光损耗。在很薄的吸收层里能够最大限度的吸收光能， 是高转换效率的必备条件。在这里所指的氢化薄膜硅包括氢化非晶硅、氢化纳米晶硅以及这 些硅材料与其它元素结合而成的合金薄膜，氢化薄膜硅所构成的太阳能电池通常具有p-i-n结 构，其中p层和n层是不活跃的"死层"，它们在非掺杂的i层中建立-个内置电场，从而使 得光致载流子被有效的收集。其吸收层的厚度一般只有几百个微米，最多不超过大约2000微 米。基于氢化硅薄膜的p-i-n结构被夹在前后两个电极(电接触层)中，而形成完整的光伏元 件。通常使用的前电极必须具有良好的透明度和导电性，它通常是由透明导电氧化物(TCO) 构成，譬如厚度为600-900纳米的被掺杂的氧化锡或氧化锌薄膜。后电极通常由一个TCO和 金属薄膜共同组成，其一个重要作用就是将未被吸收的光反射回p-i-n结构之中。人们已经尝 试过用各种各样的办法来改善对光的吸收，其中包括使用粗糙的透明前电极。另外，也使用 过反光率很高的背电极，使得未被吸收的光再一次被投回到电池中。对于非晶硅电池来讲吸 收层i层也不能做得很厚，原因是该材料具有光质衰减的缺陷。所以卓越的光学设计对于像 氢化硅这样的薄膜太阳能电池的转换效率起有决定性作用。当今最常见的太阳能光伏器件都是由玻璃板作为其顶部保护板或作为薄膜光伏器件的基 板，因为玻璃具有良好的透明度，成本低，而且具有良好的化学和机械稳定性。玻璃的光折 射系数约为1.53，而空气的折射系数是1，在玻璃和空气界面的光反射率是0.0439，即4.4%,所以在玻璃表面的反射光损失不应被忽略。为使光电装置的转换效率达到最高，而反射光最 大限度的得到减少，通常在玻璃的外层用真空镀膜的办法，镀上一层反光膜，比如说MgF。 但是这种办法通常很难做在大面积衬底上，而且它所使用的高成本加工设备和过程不利于大 批量的生产。 一个最佳的均匀的防反射膜的光折射系数为1.24，它是空气和玻璃基板的光折 射系数的几何平均值。
技术实现思路
基于上述考虑，申请人拟订了本专利技术的首要目的提供一个低成本的高效防反射膜，以 降低玻璃与空气界面的光反射率。本专利技术的进一步目的是，提高以玻璃为顶板的太阳能光伏器件的转换效率。 为了达到上述目的，本专利技术采用一种简便易行的可以镀在大面积玻璃板上的反光技术， 其做法就是将小的玻璃球放入带有粘连剂的溶液里，当玻璃衬底被放置于溶液中，有部分 玻璃球就会沉积到玻璃表面。由于玻璃球之间有宇气间距(有孔隙)，所以这些玻璃球所组成 的"薄膜"的密度比玻璃板要小了许多。因此它的光折射系数低于玻璃板，正好是介于玻璃 和空气之间，因为这个材料本身就是由玻璃和空气混合而成。所以这样 -层稀疏玻璃物质很 有效的起到了使光折射系数很平稳的由较低的数值增到较高的数值的作用，从而避免了突然 性变化，也就是避免了对光反射很有效的突变性界面。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术做进一歩说明。附图显示了一个具有防反射玻璃基板的薄膜太阳能电池的层状结构。具体实施方式本专利技术的实施方式应根据所指玻璃板的用途而实行，这里我们仅以基于氢化硅薄膜的光 伏模板为例。首先按通常的方式生产以玻璃为基板的薄膜光伏器件，包括背电极的形成。然后使用溶胶滞体沉积法(sol-gel)将玻璃球镀到玻璃基板的表层。具体做法是将光伏模板浸 入含有玻璃珠粒和粘连剂的溶胶滞体，并不断的搅拌溶胶滞体或是不断移动基板本身，从而 使玻璃珠粒均匀的粘附到玻璃基板外表，然后将玻璃基板从溶胶滞体中取出，在不高于光伏 器件中半导体薄膜的沉积温度下，进行热处理使粘连剂固化，以形成最终的由玻璃珠粒和空 气间隙构成的低折射系数膜层。其光折射系数由孔隙度决定，包括玻璃珠粒的大小和膜层的 厚度。为了使防反射效果最显著，可以多次使用形成上述膜层的方法，而每次实施过程中所 使用的玻璃珠粒的大小和/或在溶液中的密度都不同，从而形成一个折射系数具有梯度性的沿 垂直于玻璃基板表面的方向变化的防反射膜，冈为此膜层的空气体积比例(孔隙度)随膜层厚度而变化。这样可以使得该反射层的光折射系数很平缓的从玻璃的数值过渡到空气的数值， 从而获得最低的光反射。应用了本专利技术的一个薄膜光伏器件如附图所示，该器件依次包括面对入射光防反射层 10;玻璃基板l;由透明导电氧化物构成的前电极2;基于氢化硅薄膜的N光伏叠层8; 第二透明导电氧化物22和具有反射性的金属膜45。权利要求1. 一个玻璃防反射层，其特征在于它的形成过程是将玻璃浸入含有玻璃珠粒的溶胶滞体，使玻璃珠粒均匀的粘附到玻璃基板外表，然后将玻璃基板进行热处理以增强玻璃珠粒的附着力。由玻璃珠粒形成的表层具有介于空气和玻璃基板之间的光折射系数，且该系数具有梯度性的沿垂直于玻璃基板表面的方向变化，从而在玻璃空气界面起到有效的防反射作用。2、 根据权利要求l所述的玻璃防反射层，其特征在于防反射层被施加于太阳能光伏器 件的前置玻璃基板或玻璃保护板的面对阳光的外表面。全文摘要本专利技术公开了一个减弱薄膜光伏器件光反射的方法。将以玻璃为基板的光伏器件浸入含有玻璃珠粒的液体之中，使具有稀疏结构的玻璃物质沉积在基板外表，形成一个光折射系数介于空气和玻璃之间的膜层。这个简单易行的防辐射层制作方法特别适用于大面积，以玻璃为基板的光伏组件的生产。文档编号C03C17/02GK101244893SQ200710004970公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月14日 优先权日2007年2月14日专利技术者李沅民, 昕 马 申请人:北京行者多媒体科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个玻璃防反射层，其特征在于：它的形成过程是将玻璃浸入含有玻璃珠粒的溶胶滞体，使玻璃珠粒均匀的粘附到玻璃基板外表，然后将玻璃基板进行热处理以增强玻璃珠粒的附着力。由玻璃珠粒形成的表层具有介于空气和玻璃基板之间的光折射系数，且该系数具有梯度性的沿垂直于玻璃基板表面的方向变化，从而在玻璃空气界面起到有效的防反射作用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李沅民，马昕，
申请(专利权)人：北京行者多媒体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]