超声喷雾法制备太阳电池减反射膜的研究

论文摘要

提高太阳电池的光电转化效率是光伏研究中最重要的问题，然而，有10%以上的光能在太阳能电池的封装玻璃表面由于反射而损失掉。在玻璃表面制备减反射膜可以起到增透作用，针对不同种类太阳电池的不同响应波段制备减反射膜可以使电池的转换效率得到有效的提高。本文探索性地采用成本低、设备简单、生产周期短的超声喷雾热解法和优化的超声雾化模式制备出适用于不同太阳电池的SiO2/TiO2减反射薄膜。研究了喷射距离、载气流量、前驱液的选择和流量、衬底温度、热处理时间等工艺条件对薄膜结构和光学性能的影响，找到最优化的工艺条件并确定薄膜材料的光学参数。发现500℃时制备出的TiO2薄膜呈锐钛矿，SiO2薄膜呈非晶结构，保温热处理10min后的折射率分别为2.23和1.42。根据所得单层薄膜的光学参数结果，结合光学薄膜理论，利用软件优化设计出适用于非晶硅太阳电池的双层减反射膜系和适用于微晶、非/微叠层及晶硅太阳电池的六层减反射膜系，理论平均剩余反射率为1.193%和0.879%。根据膜系的优化结果，采用载玻片为衬底，制备出两种应用于太阳能电池的减反射膜，使玻璃的透过率分别提高了10.8%和10.4%。通过附着性测试和机械性能测试表明减反射膜具有较强的物理性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 减反射膜概述
• 1.2.1 太阳能玻璃的发展现状
• 1.2.2 减反射膜的发展与现状
• 1.2.3 太阳能电池减反射膜材料的选择
• 1.3 减反射薄膜的制备方法
• 1.3.1 常用减反射薄膜制备方法的比较
• 1.3.2 超声喷雾热解法
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 单层薄膜的USP 制备工艺及其性能表征
• 2.1 超声喷雾热解法及实验设备
• 2.1.1 超声雾化方式的选择
• 2.1.2 USP 的四种沉积模式
• 2.1.3 实验设备装置
• 2和SiO₂ 单层薄膜'>2.2 USP 制备TiO₂和SiO₂单层薄膜
• 2.2.1 前驱物的选用
• 2.2.2 实验原料
• 2.2.3 前驱液的配制
• 2.2.4 载气的选择
• 2.2.5 衬底的清洗
• 2.3 薄膜的性能表征方法
• 2.3.1 X 射线衍射
• 2.3.2 扫描电子显微镜
• 2.3.3 原子力显微镜
• 2.3.4 分光光度计
• 第三章 制备工艺对单层薄膜的影响
• 3.1 载气流量和喷雾距离参数的确定
• 3.2 沉积温度对薄膜生长的影响
• 2 薄膜生长的影响'>3.2.1 沉积温度对TiO₂薄膜生长的影响
• 2 薄膜生长的影响'>3.2.2 沉积温度对SiO₂薄膜生长的影响
• 3.3 溶液流量对薄膜生长的影响
• 2 薄膜生长的影响'>3.3.1 溶液流量对TiO₂薄膜生长的影响
• 2 薄膜生长的影响'>3.3.2 溶液流量对SiO₂薄膜生长的影响
• 3.4 热处理时间对薄膜折射率的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 太阳电池减反射膜的优化设计及性能研究
• 4.1 光学薄膜的理论基础
• 4.2 规整减反射膜的设计
• 4.2.1 单层减反射膜
• 4.2.2 双层减反射膜
• 4.3 非规整减反射膜的优化设计
• 4.3.1 非规整膜系的优化方法
• 4.3.2 应用于非晶硅太阳能电池的减反射膜设计
• 4.3.3 应用于微晶硅或晶硅太阳能电池的减反射膜设计
• 4.4 减反射膜样品的性能研究
• 4.4.1 光学性能测试与分析
• 4.4.2 附着性测试
• 4.4.3 机械性能测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢