本发明专利技术公开了一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构。包括膜(11)和周期性结构(14)；所述的膜(11)是Ag膜或Al膜；所述的周期性结构(14)，由氧化物导电膜(12)和超薄膜(13)膜组成的双层结构，和一层氧化物导电膜(17)组成；所述的双层结构可以重复1-5次。本发明专利技术提供的多层背反射镜结构在可见光和近红外波段有较高的反射率，太阳能电池能够获得较高的短路电流。可应用于非晶硅、微晶硅、纳米硅、非晶硅锗、铜铟镓硒、碲化镉等材料为吸收层的薄膜太阳能电池，以及由它们所组成的各类叠层太阳能电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池的设计，特别涉及薄膜太阳能电池的多层光学反射镜结构。
技术介绍
在薄膜太阳能电池，尤其是硅基(非晶硅、微晶硅、纳米硅、非晶硅锗等)太阳能电池中，均采用背反射镜结构增强光发射，使得更多的光子流被电池的有源层吸收，从而提高太阳能电池的短路电流。目前最常用的背反射镜结构为Ag/ZnO或Al/SiO。着眼于光子流的更高效利用，国际上研究者们提出在电池背面构筑光子晶体衍射光栅、多层周期性反射结构的设想，以进一步提高太阳能电池的短路电流和光电转换效率。多层周期性背反射镜由高、低折射率材料交替组成，常应用于垂直腔面发射激光器、垂直腔光电探测器等领域。应用于太阳能电池的结构，目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于着眼于光子流的更高效利用，提供一种高反射率的多层背反射镜结构，以提高薄膜太阳能电池的短路电流。构成背反射镜的薄膜材料可以采用电子束蒸发、磁控溅射、真空热蒸发技术来制备，工艺简单。本专利技术提供的技术方案如下一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构，包括膜(11)和周期性结构(14)； 所述的膜(11)是Ag膜或Al膜；所述的周期性结构(14)，由氧化物导电膜(12)和超薄膜 (13)膜组成的双层结构，和一层氧化物导电膜(17)组成；所述的双层结构可以重复1-5次。所述的Ag膜或Al膜，厚度为200-1000nm，可用电子束蒸发、磁控溅射、或真空热蒸发方法之一制备。所述的氧化物导电膜，可选自ΙΤ0、Sn02:F, &ι0:Α1或中的一种作为原材料，厚度为100-500nm。所述的氧化物导电膜可由电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一制备。所述的超薄Ag膜或超薄Al膜，厚度为3-20nm，可用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一制备。一种制备所述的用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构的方法，包括如下步骤1)制备Ag膜或Al膜用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一，制备厚 200-1000nm 的 Ag 膜或 Al 膜(11)；2)制备氧化物透明导电膜在IT0、Sn02:F、ai0:Al或中选择一种材料，用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一，在步骤1)所制备的膜上，继续制备厚度为100-500nm的氧化物透明导电膜(12)；3)制备超薄Ag膜或Al膜用电子束蒸发、磁控溅射或真空热蒸发方法之一，在步骤2)所制备的膜上，继续制备厚度为3-20nm的超薄Ag膜或A膜(13)；4)周期性结构的制备重复上述2、>3)两个步骤1-5次，最后再加一层氧化物透明导电膜(17)。本专利技术的有益效果是采用了成熟的电子束蒸发、磁控溅射、真空热蒸发技术，制备在可见光和近红外波段有较高的反射率的多层背反射镜结构，将极大地提高薄膜太阳能电池的短路电流，进而提高太阳能电池的光电转换效率。为了简化制备工艺，所选取的材料体系为金属薄膜和氧化物透明导电膜。超薄金属具有小的面电阻和较高的透光率，是氧化物透明导电膜出现之前常用的透明导电材料。将超薄金属薄膜和ΙΤ0、SnA F、ZnO Al、ZnO Ga等透明导电薄膜构成周期性结构， 在可见光和近红外波段有较高的反射率，太阳能电池能够获得较高的短路电流。并且制备方法均可以采用电子束蒸发、磁控溅射、真空热蒸发技术，工艺简单。本专利技术的工艺路线简单、易行，成品率高、电池效率高，有利于提高薄膜太阳能电池的性价比，推广薄膜太阳能电池的应用。附图说明图1为包含多层背反射镜结构的非晶硅薄膜太阳能电池结构示意图。图2为多层背反射镜结构示意图。具体实施例方式下面结合附图，说明薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构及其制备方法。实施例1以50 μ m厚的柔性不锈钢为衬底1，采用磁控溅射方法(工作频率为13. 56MHz)制备两种背反射镜结构背反射镜(1)为在衬底上依次沉积厚度为500nm的Ag膜，IOOnm的 ZnOiAl薄膜；背反射镜O)为在衬底上依次沉积厚度为500nm的Ag膜2，IOOnm的SiO: Al 薄膜3，IOnm的Ag薄膜4，IOOnm的ZnO: Al薄膜5。采用等离子体辅助化学气相沉积方法(PECVD，工作频率为13. 56MHz)，在柔性不锈钢衬底(用于制备样品一)、所制备的背反射镜(1)(用于制备样品二)、背反射镜(2)(用于制备样品三)上沉积相同的N、I、P三层硅薄膜；其中N层反应气体为氢气、硅烷、磷烷， 厚度约为50nm ；I层反应气体为氢气、硅烷，厚度约为300nm ；P层反应气体为氢气、硅烷、硼烷、甲烷，厚度约为30nm。采用磁控溅射方法(工作频率为13. 56MHz)在上述三组样品上沉积相同的ITO薄膜，厚度约为70nm。最后得到样品一、样品二、样品三。包含多层背反射镜结构(2)的非晶硅薄膜太阳能电池(样品三)结构如图1所示 1为不锈钢衬底，2为Ag膜，3为&ι0:Α1薄膜，4为Ag薄膜，5为SiO: Al薄膜，6为N层非晶硅，7为I层非晶硅，8为P层非晶硅，9为ITO薄膜。在25°C，AMO太阳光谱(1353W/m2)下进行太阳能电池输出特性测试，三组样品的短路电流密度依次分别为14. 77mA/cm2 (样品一)、17. 94mA/cm2 (样品二)、19. 16mA/cm2 (样品三)，包含多层Ag/ZnO背发射镜的非晶硅薄膜太阳能电池(样品三)的短路电流密度，相比不包含多层背反射镜结构(样品一)、仅包含Ag/ZnO背反射镜(样品二)的样品，分别提高了 29. 7%和 6. 8%。实施例2采用电子束蒸发方法制备多层背反射镜结构多层背反射镜结构为在衬底上依次沉积厚度为IOOOnm的Ag膜ll，500nm的SnO2 = F氧化物透明导电膜12，20nm的Ag膜13， 500nm的SnO2:F导电膜，20nm的Ag薄膜16，500nm的SnO2 = F导电膜17。该多层背反射镜可应用于非晶硅、微晶硅、纳米硅、非晶硅锗、铜铟镓硒、碲化镉等材料为吸收层的薄膜太阳电池，以及由它们所组成的各类叠层太阳电池。结构如图2所示。实施例3以50 μ m厚的柔性不锈钢为衬底，采用真空热蒸发方法制备多层背反射镜结构 多层背反射镜结构为在衬底上依次沉积厚度为200nm的Al膜，200nm的SiOAa氧化物透明导电膜，3nm的Al膜，200nm的ZnO Ga导电膜，3nm的Al薄膜，200nm的ZnO Ga导电膜，3nm 的Al薄膜，200nm的SiOAa导电膜。采用等离子体辅助化学气相沉积方法(PECVD，工作频率为13. 56MHz)，在所制备的多层背反射镜结构上，沉积N、I、P三层硅薄膜其中N层反应气体为氢气、硅烷、磷烷， 厚度约为50nm ；I层反应气体为氢气、硅烷，厚度约为300nm ；P层反应气体为氢气、硅烷、硼烷、甲烷，厚度约为30nm。采用磁控溅射方法(工作频率为13. 56MHz)在上述样品上沉积ITO薄膜，厚度约为 70nmo权利要求1.一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构，其特征在于包括膜(11)和周期性结构(14)；所述的膜(11)是Ag膜或Al膜；所述的周期性结构(14)，由氧化物导电膜(12) 和超薄膜(13)膜组成的双层结构，和一层氧化物导电膜(17)组成本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于薄膜太阳能电池的多层背反射镜结构，其特征在于：包括膜（１１）和周期性结构（１４）；所述的膜（１１）是Ａｇ膜或Ａｌ膜；所述的周期性结构（１４），由氧化物导电膜（１２）和超薄膜（１３）膜组成的双层结构，和一层氧化物导电膜（１７）组成；所述的双层结构可以重复１－５次。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，周丽华，叶晓军，钱子勍，张翼翔，陈鸣波，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：31
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