减反射技术和减反射原理

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减反射膜原理

减反射膜原理

减反射膜原理一、引言减反射膜是一种广泛应用于光学领域的技术,其可以有效地减少光线的反射,提高光学器件的透过率和清晰度。

本文将详细介绍减反射膜的原理。

二、光的反射与折射在介绍减反射膜原理之前,我们需要了解一些基础知识。

光线在介质之间传播时,会发生反射和折射。

当光线从一种介质进入另一种介质时,如果两种介质的折射率不同,则光线会发生折射。

而当光线从一种介质射向另一种介质表面时,部分光线会被反弹回来,这就是反射。

三、减反射膜原理减反射膜是通过改变光线在两个不同介质之间传播时的相位差来实现降低反射率的效果。

具体来说,当一个入射角为θ1的光线从空气中照到玻璃表面上时,如果没有任何处理,则有部分光线会被玻璃表面反弹回去形成反射。

而如果在玻璃表面上涂上一层减反射膜,则可以使得反射光线的强度大大降低。

减反射膜的原理是利用光学薄膜的干涉效应。

当一束光线入射到两个介质之间的界面上时,会发生反射和折射。

如果在界面上涂上一层厚度为λ/4(λ为入射光波长)的光学薄膜,则可以使得反射光线与入射光线相消干涉,从而减少反射。

这是因为在λ/4厚度的光学薄膜中,入射波和反射波在通过该层后相位差正好相差180度,因此它们会发生干涉并相互抵消。

四、减反射膜制备方法减反射膜可以通过多种方法来制备。

其中一种常用的方法是物理气相沉积法(PVD)。

该方法需要使用真空设备,在高温高真空条件下将金属和非金属材料加热至升华状态,然后沿着特定方向将其沉积到基底表面上形成减反射膜。

另外一种常用的方法是溶液法。

该方法需要将减反射膜材料溶解在有机溶剂中,然后将其涂布到基底表面上,通过控制涂布厚度和干燥时间来制备减反射膜。

五、减反射膜的应用减反射膜广泛应用于光学器件中,如太阳能电池板、摄像头镜头、眼镜镜片等。

在太阳能电池板中,减反射膜可以提高电池板的光吸收率,从而提高电池的效率。

在摄像头镜头和眼镜镜片中,减反射膜可以提高透过率和清晰度,从而提高成像质量。

六、总结本文介绍了减反射膜的原理、制备方法以及应用。

ar减反射玻璃工作原理

ar减反射玻璃工作原理

ar减反射玻璃工作原理AR减反射玻璃工作原理什么是AR减反射玻璃?AR减反射玻璃(Anti-Reflective Glass)是一种特殊处理的玻璃,通过在玻璃表面创建一层特殊的涂层,使玻璃可以减少光线的反射,提高透光性能。

它主要用于显示器、摄像头镜头、眼镜等领域,以提供更清晰、更高对比度的图像质量。

减反射玻璃的工作原理AR减反射玻璃的工作原理基于光线在界面上的反射和折射规律。

当光线从一种介质(如空气)射向另一种介质(如玻璃),光线部分会被界面上的突变折射,部分会被反射回来。

减反射玻璃的涂层通过调节折射率,将反射光线的相位与环境中的光线相位形成反向干涉,从而实现抵消反射光线的目的。

具体来说,涂层的折射率被设计成介于玻璃和空气的折射率之间,这样光线从玻璃和涂层之间的交界面处通过时,反射光线和透射光线会发生波长相差的干涉现象。

通过精确控制涂层的厚度和折射率,可以使得涂层中的多道反射光线之间产生相消干涉,减少反射光线的强度。

这使得光线更多地透射进入玻璃中,提高了透明度,并减少了光线的散射,从而获得了更高质量的图像。

AR减反射玻璃的应用AR减反射玻璃在很多领域都有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域:•显示器:AR减反射玻璃可以提供更清晰、更具对比度的显示效果,减少了外界光线的干扰,使显示器上的内容更易于观看。

•眼镜:减反射玻璃镜片可以减少镜片表面的反射,提高眼镜的透明度,减轻眼睛疲劳,提供更清晰的视野。

•摄像头镜头:AR减反射涂层可以减少镜头表面的反射光线,提高图像的清晰度和对比度,使拍摄的照片更加鲜明。

•车窗:AR减反射涂层可以减少车窗玻璃的反射,提高驾驶员的视野,减少眩光,提升行车安全。

结论通过在玻璃表面涂层一层特殊的AR减反射涂层,AR减反射玻璃可以实现减少光线反射、提高透射率的作用。

它在显示器、眼镜、摄像头镜头等领域的应用,提供了更好的图像质量和使用体验。

随着技术的进步和研究的深入,AR减反射玻璃将继续在各个领域得到广泛的应用和发展。

目前晶体硅光伏电池使用的减反射膜材料

目前晶体硅光伏电池使用的减反射膜材料

目前晶体硅光伏电池使用的减反射膜材料是氮化硅,采用等离子增强化学气相淀积技术,使氨气和硅烷离子化,沉积在硅片的表面,具有较高的折射率,能起到较好的减反射效果;早期的光伏电池采用二氧化硅和二氧化钛膜作为减反射层。

减反射膜又称增透膜,它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量,减少或消除系统的杂散光。

最简单的增透膜是单层膜,它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄膜。

如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一,相邻两束光的光程差恰好为π,即振动方向相反,叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。

适当选择膜层折射率,这时光学表面的反射光可以完全消除。

一般情况下,采用单层增透膜很难达到理想的增透效果,为了在单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增透效果,往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。

减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜,因此,它至今仍是光学薄膜技术中重要的研究课题,研究的重点是寻找新材料,设计新膜系,改进淀积工艺,使之用最少的层数,最简单、最稳定的工艺,获得尽可能高的成品率,达到最理想的效果。

对激光薄膜来说,减反射膜是激光损伤的薄弱环节,如何提高它的破坏强度,也是人们最关心的问题之一。

减反射膜又称增透膜,它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量,减少或消除系统的杂散光。

最简单的增透膜是单层膜,它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄膜。

如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一,相邻两束光的光程差恰好为π,即振动方向相反,叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。

适当选择膜层折射率,这时光学表面的反射光可以完全消除。

一般情况下,采用单层增透膜很难达到理想的增透效果,为了在单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增透效果,往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。

仍是光学薄膜技术中重要的研究课题,研究的重点是寻找新材料,设计新膜系,改进淀积工艺,使之用最少的层数,最简单、最稳定的工艺,获得尽可能高的成品率,达到最理想的效果。

减反射膜-AR

减反射膜-AR
在比较复杂的光学系统中, 入射光的能量往往因多次反射而损失。例如,高级照相机的镜头有六、七个透镜组成。反射损失的 光能约占入射光能的一半,同时反射的杂散光还要影响成像的质量。为了减少入射光能在透镜玻璃表面上反射时所引起的损失,常 在镜面上镀一层厚度均匀的透明薄膜(常用氟化镁 MgF2,其折射率为 1.38,介于玻璃与空气之间),利用薄膜的干涉使反射光能 减到最小,这样的薄膜称为增透膜。
让我们来模拟这样一个场景产:夜晚,一位戴眼镜的驾车者清晰地看见对面远处有二辆自行车正冲着他的车骑过来。此时,尾 随其后的汽车的前灯在驾车者镜片后表面上产生反射:该反射光在视网膜上形成的像增加了二个被观察点的强度(自行车车灯)。 所以,a 段和 b 段的长度增加,即然分母(a+b)增加,而分子(a-b)保持不变,于是就引起了 C 值的减少。对比减小的结果会令驾 驶员最初产生的存在二个骑车人的感觉重合成为单一的像,就好比区分它们的角度被突然减小!
1.振幅条件
膜层材料的折射率必须等于镜片片基材料折射率的平方根。
一、为什么需要镀减反射膜? 1.镜面反射 光线通过镜片的前后表面时,不但会产生折射,还会产生反射。这种在镜片前表面产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时,看到的 却是镜片表面一片白光。拍照时,这种反光还会严重影响戴镜者的美观。 2."鬼影" 眼镜光学理论认为眼镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清晰的像,也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并 聚集于视网膜上,形成像点。但是由于屈光镜片的前后表面的曲率不同,并且存在一定量的反射光,它们之间会产生内反射光。内 反射光会在远点球面附近产生虚像,也就是在视网膜的像点附近产生虚像点。这些虚像点会影响视物的清晰度和舒适性。 3.眩光 象所有光学系统一样,眼睛并不完美,在视网膜上所成的像不是一个点,而是一个模糊圈。因此,二个相邻点的感觉是由二个并列 的或多或少重叠的模糊圈产生的。只要二点之间的距离足够大,在视网膜上的成像就会产生二点的感觉,但是如果二点太接近,那 么二个模糊圈会趋向与重合,被误认为是一个点。 对比度可以用来反映这种现象,表达视力的清晰度。对比值必须大于某一确定值(察觉阈,相当于 1-2)才能够确保眼睛辨别二 个邻近点。 对比度的计算公式为:D=(a-b)/(a+b) 其中 C 为对比度,二个相邻物点在视网膜上所成像的感觉最高值为 a,相邻部份的最低值为 b。如果对比度 C 值越高,说明视觉系 统对该二点的分辨率越高,感觉越清晰;如果二个物点非常接近,它们的相邻部分的最低值比较接近于最高值,则 C 值低,说明 视觉系统对该二点感到不清晰,或不能清晰分辨。

减反射膜的基本原理

减反射膜的基本原理

减反射膜的基本原理减反射膜是一种能够降低光的反射率的薄膜材料,它在光学器件、光电设备、太阳能电池板等领域有着广泛的应用。

减反射膜的基本原理是通过调节膜层的厚度和折射率,使得光在膜层表面和基底之间发生干涉,从而降低反射光的强度。

在光线从空气射入减反射膜时,由于空气和减反射膜之间存在折射率的差异,光线会发生反射。

而减反射膜的设计则是要减少这种反射,使更多的光能够穿过薄膜进入器件内部。

减反射膜的设计是基于干涉原理的。

干涉是指两束或多束光线相互叠加而产生的现象。

当光线从空气射入减反射膜表面时,一部分光线会直接穿过膜层,一部分光线则会发生反射。

这两部分光线在膜层表面和基底之间发生干涉,形成干涉波。

通过调节减反射膜的厚度和折射率,可以使得反射光的波长与穿透光的波长之间存在相位差。

当相位差满足一定条件时,反射光的波峰和穿透光的波峰重合,两者相互干涉,导致反射光的强度减弱。

这种干涉现象可以通过减反射膜的多层结构来实现。

减反射膜的多层结构是由多个薄膜层叠加而成的。

每一层膜层的厚度和折射率都是根据所需的减反射效果进行设计的。

通过在薄膜层之间形成一系列的干涉波,可以实现对特定波长光线的减反射效果。

这样,当光线从空气射入减反射膜时,会经过多个薄膜层的干涉,最终达到降低反射率的效果。

除了多层结构,减反射膜还可以通过改变膜层的折射率来实现减反射的效果。

通过选择合适的材料,并控制膜层的厚度,可以使得反射光与穿透光之间的相位差达到最小,从而实现最低的反射率。

减反射膜的优点是可以提高光的利用率,减少光的损失。

在光电设备和光学器件中,减反射膜可以提高透过率,提高器件的灵敏度和性能。

在太阳能电池板中,减反射膜可以提高光的吸收率,提高电池的转换效率。

减反射膜通过调节膜层的厚度和折射率,利用干涉原理来降低光的反射率。

它的设计基于多层膜结构和折射率的变化,通过干涉现象来实现对特定波长光线的减反射效果。

减反射膜在光学器件、光电设备、太阳能电池板等领域有着广泛的应用前景,可以提高光的利用率,提高器件的性能。

减反射层减少光反射的光学条件

减反射层减少光反射的光学条件

减反射层减少光反射的光学条件减反射层是一种能有效减少反射率的表面处理技术,其在光学设备、平板显示器、太阳能电池板、玻璃制品等各行各业都得到广泛应用。

减反射层的作用是使光线尽可能地穿透材料,减少反射率,增加透射率,提高材料的光学性能。

本文将介绍减反射层的原理和应用,以及几种常见的减反射层制备方法。

一、减反射层的原理减反射层的主要原理是通过引入一定的物理结构或化学结构使得材料表面的光学性质发生改变,减少反射率,使光线在材料内部进行多次反射和折射,从而提高材料的透射率。

反射率是材料表面反射的光线占总光线的比例,反射率越低,透射率就越高。

减反射层的光学性质取决于反射率和材料的折射率。

二、减反射层的应用(一)光学设备在光学设备中,减反射层被广泛应用于光学元件的制造,如透镜、棱镜、窗口等。

在高精度光学设备中,反射率过高会导致光线的波动和干扰,降低设备的精度和测量准确性。

减反射层可以减少反射率,提高透射率,从而提高设备的分辨率和灵敏度。

(二)平板显示器在平板显示器中,反射率过高会引起屏幕亮度不足,影响用户的视觉体验。

减反射层可以减少反射率,提高屏幕的亮度和清晰度,从而提高用户的视觉体验。

(三)太阳能电池板在太阳能电池板中,反射率过高会导致光子的损失和能量的散失,降低太阳能电池板的转换效率和发电能力。

减反射层可以提高太阳能电池板的光吸收能力,提高转换效率和发电能力。

(四)玻璃制品在玻璃制品中,反射率过高会影响其透明度和外观质量。

减反射层可以提高玻璃制品的透明度和外观质量,使其具有更好的使用体验和商业价值。

三、减反射层的制备方法(一)物理气相沉积法物理气相沉积法是一种利用真空设备,在表面加热的条件下,将减反射材料通过热蒸发或电子轰击等方法,沉积在基板表面形成膜层的技术方法。

(二)化学气相沉积法化学气相沉积法是一种利用化学反应,将减反射材料沉积在基板表面形成膜层的技术方法。

它通常需要较高的反应温度和气压。

(三)溶液法溶液法是一种利用溶液将减反射材料均匀涂覆在基板表面形成薄膜的技术方法。

太阳能电池减反射膜的作用

太阳能电池减反射膜的作用

太阳能电池减反射膜的作用太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的设备,它可以将太阳能直接转化为电能,减轻对传统能源的依赖,减少对环境的污染。

然而,太阳能电池在转化过程中会遭受反射损失,导致能量的浪费和效率的降低。

为了解决这个问题,人们开发了太阳能电池减反射膜,用以减少反射损失,提高太阳能电池的利用效率。

1.提高光吸收:减反射膜能够降低太阳光在太阳能电池表面的反射率,使更多的光线被吸收,转化为电能。

通常,普通玻璃表面的反射率约为4%,而具有减反射膜的太阳能电池表面的反射率可以降低到1%左右。

通过减少反射,太阳能电池的光吸收能力得到提高,从而提高了其转化效率。

2.增强光透射:太阳能电池减反射膜能够增强光的透射能力,使光线更容易通过太阳能电池的表面,达到光栅、PN结等光电器件之间,提高能量的传递效率。

光透射的增强可以有效降低太阳能电池光吸收层的光路径长度,减小光的损失,提高太阳能电池的光电转换效率。

3.抑制光能损失:减反射膜可以通过多层膜材料的叠加,实现光的全波段抑制,使光线更多地被吸收,而不是被反射出去。

这样可以有效减少光能的损失,提高电池的能量转化效率。

4.增加太阳能电池的耐候性和耐腐蚀性:太阳能电池减反射膜采用特殊的材料和处理工艺制成,具有良好的耐候性和耐腐蚀性,能够长时间稳定地保护太阳能电池表面光电转换层的性能和稳定性。

总的来说,太阳能电池减反射膜的作用是降低太阳能电池表面的反射损失,增加光的吸收和透射,提高太阳能电池的转化效率。

通过有效利用太阳能,并降低能源消耗,太阳能电池减反射膜可以减少对传统能源的依赖,保护环境,具有重要的经济和环境意义。

镜片减反射膜的作用

镜片减反射膜的作用

镜片减反射膜的作用
镜片减反射膜是近年来被广泛应用的一种新型镜片涂层技术,它的主
要作用是减少镜片表面反射的光线,使镜片的透明度和清晰度得到显
著提升。

在日常生活中,我们使用眼镜、相机镜头等都可以感受到它
的作用。

具体来说,镜片减反射膜利用了光的干涉原理,通过在镜片表面涂覆
一层极薄的介质膜,使得光线经过镜片时反射减少,减小光线的强度
损失和反光干扰,提高成像的清晰度和色彩还原度等视觉效果。

同时,减反射膜更是能够防止光学设备表面因为外来因素而产生刮擦或污染,有效地延长镜片的使用寿命。

在一些特殊情况下,减反射膜更是发挥了非常重要的作用。

例如,在
夜间驾驶时,车灯多、车流量大,反光干扰会严重影响驾驶安全。

此时,佩戴减反射膜眼镜能够有效减少屏障的反光问题,使驾驶员看到
更多的环境变化,在尽可能保证视线清晰的同时,提高了驾驶安全性。

在工业生产中,表面反射的光线也会对光学仪器的精度产生很大的影响。

例如,光学照明系统、光学测量仪器等都需要具有高的自然光透
光度和消光度,而减反射膜的运用则能有效地提高这些设备的性能指标,并且可以大大简化其维护和保养。

总之,镜片减反射膜对于各种光学设备的应用都有重要的意义,提高了设备的品质和性能,也让我们的视觉享受得到了更好的体验。

随着科技的不断发展,相信这种技术也将得到更加广泛的应用。

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减反射原理和减反射技术3.1 硅材料的光学特性晶体硅材料的光学特性,是决定晶体硅太阳电池极限效率的关键因素,也是太阳电池制造工艺设计的依据。

3.1.1 光在硅片上的反射、折射和透射照射到硅片表面的光遵守光的反射、折射定律。

如图3.1所示,表面平整的硅片放置在空气中,有一束强度为0I 的光照射前表面时,将在入射点O 发生反射和折射。

以0I '表示反射光强度,1I 表示折射光强度。

这时入射角φ等于反射角r ,并且n n v c v c v v ''''sin sin ===φφ (3-1)图3-2 光在半导体薄片上的反射、折射和透射 图3-3 计算表面反射的二维模型Fig 3-2 Light reflection, infraction and Fig 3-3 2D model for surface reflection transition on semiconductor sheet. calculate. 式中φ'为入射光进入硅中的折射角,v 、'v 分别为空气及硅中的光速,n 、'n 分别为空气及硅的折射率,c 为真空中的光速。

任何媒质的折射率都等于真空中的光速与该媒质中的光速之比。

1I 在硅片内的另一个表面以角度φ''发生入射及反射,反射光强度以1I '表示,强度为2I 的光在o '点沿与法线N N '成φ角度的方向透射出后表面。

定义反射光强度0I '与入射光强度0I 之比为反射率,以R 表示;透射光强度2I 与入射光强度0I 之比为透射率,以T 表示。

当介质材料对光没有吸收时,1=+R T 。

半导体材料对光有吸收作用,因此,还要考虑材料对光的吸收率。

光垂直入射到硅片表面时,反射率可以表示为:2102100'0)()(n n n n I I R +-== (3-2)当入射角为φ时,折射角为φ',则反射率可以表示为:}()()(sin )(sin {21'''2'20'0φφφφφφφφ+-++-==tg tg I I R (3-3)一般说来,折射率大的材料,其反射率也较大。

太阳电池用的半导体材料的折射率、反射率都较大,因此在制作太阳电池时,往往都要使用减反射膜、几何陷光结构等减反射措施。

应当注意,材料的折射率与入射光的波长密切相关,表3-1 为硅和砷化镓的折射率与光波长的关系。

[1]3.2 减反射技术和减反射原理3.2.1陷光结构和绒面在光伏技术中,所谓陷光结构包括表面减反射结构、太阳电池体内光路增长结构,太阳电池组件封装结构内的光路增长结构。

绒面的反射控制理论认为,表面结构对反射率的影响取决于结构尺寸与入射光波长之间的关系。

Campbell 发展的讨论中考虑了表面形貌三种不同的尺度范围: (i )宏观;(ii )微观;和(iii )中间情况。

在宏观尺度范围,表面形貌尺寸比光波长大。

光干涉效应可以忽略不计,而光路通常近似地用这些表面形貌与光之间的相互作用来描述。

这些表面形貌的几何性质可以用来驾驭光的反射或折射方向,使其控制在期望的方向上。

在微观尺度范围,形貌尺寸比光波长更小,即小于0.1μm 。

这种形貌可以用‘逐级折射率’方法处理,这里真实表面的剖面用一系列层来近似描述, 每层由不同的两种介质组成。

这种形貌尺寸在捕获光线方面不是特别有效,其作用就象在平面上涂覆逐层改变折射率的涂层一样。

对于中间尺度情况(0.1微米~几微米),表面形貌对光有强烈的干扰作用。

反射光和折射光都会被强有力的捕获。

一种强有力捕获情形的简化模型是把表面成“Lambertian ” 处理,也即,认为在所有方向上捕获的光有均匀的亮度。

在宏观尺度的范围,一种计算反射的二维(2D )模型如图3-3 所示。

假设沟槽尺寸大于光波长,所以沟槽和光之间的作用可以用光路近似来描述。

沟槽角度为α,沟槽壁将向下入射光的反射分量反射到对面得到第二次入射机会,这样减低了总的反射率。

对于垂直于太阳电池片平面的入射光,α有几个使反射特性改变的门限值。

一旦某些光线α超过30o ,靠近底部的入射光就能得到“二次入射”效应的好处。

α超过45o 所有垂直入射光线将“二次入射”。

当α上升到54o以上时,靠近沟槽底部的入射光线被三次反射有了可能。

对于60o ,所有垂直入射的光线将“三次入射”,等等。

如果光线对于太阳电池平面而言,偏离垂直角度,这些门限将变得有些模糊。

如果具有反射率R 的表面上反射与角度的依赖性可以忽略,那么,n 次入射后的反射率将为R n 。

例如封装在折射率为1.5的材料中的硅,在太阳光谱波长的峰值,在自由空间600nm 波长附近的反射率大约为20%,在“二次入射”后降到4%, “三次入射”后低于1%。

从数学上讲,对于45o ≤α≤60o 的情形,垂直入射光线经历三次入射的比例可以表示为: )90sin()2705sin(3αα--=f (3-4)对于硅在(100)晶面上用碱溶液腐蚀制作的绒面,角锥体表面为(111)面,与底面为54.7o ,所有垂直入射光将得到至少二次入射机会,11.1%的在沟槽底部的入射光将经历三次入射。

尽管化学腐蚀能够在不同的晶面之间产生很尖锐的边缘,有时会发生边缘圆整,这是由于后续工序原因,或是故意地这样做以便消除集中在顶层的应力,这些应力可能来自氧化、扩散等热处理工艺。

这样,在被圆整后的顶部,一旦该处切线与底面的夹角低于45o ,垂直底面入射该处的光线将只有一次入射机会。

相似的考虑可用于不如图3-3 所示的沟槽这样规则的形状。

总而言之,设计原则是“越陡越好”。

为了使太阳电池的开路电压最大,太阳电池中的复合必须最小。

一个有效方法是减小太阳电池的体积。

为了获得尽可能好的光伏特性,接下来要做的便是,必须利用所有好的方法来在有限体积内提高光的吸收能力。

这意味着, 利用陷光原理,使进入太阳电池内的光在第一次穿过电池体积的过程中未被吸收的部分能有另外的机会被吸收。

太阳电池体内的这种光路增长,被称为陷光结构。

对于进入半导体薄片中的光线来说,从内向外看,只有入射角在arcsin(1/n)内的光线能够穿过界面逃逸出去,n 为半导体的折射率。

对于硅而言,这一角度在16o ~17o 。

其余的光线由于内部全反射而返回硅片内。

着意味着每次穿越硅片的过程中只有一部分光线逃逸出去。

因此人为地选择表面形貌,可以获得较好的陷光作用。

对于封装结构来说,上述原理依然适用,只是n 应该考虑成封装材料(EVA 、玻璃)的折射率。

3.2.2 减反射膜描述波长为λ、以入射角0φ入射多层光学薄膜时的矩阵为:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡n n n n n n i i i i i i D C B A δδωδξωδδδωδωδδδωδωδcos sin sin )1(cos ......cos sin sin )1(cos cos sin sin )1(cos 222222111111 (3-5) i i n n φλπδcos 2=i i i n φωcos = (p 成分)i i i n φωcos /= (s 成分)ni 为第i 层薄膜材料的折射率。

反射率表达为R= ∣(ω0A +ω0ωg B – C – ωg D )/(ω0A +ω0ωg B + C + ωg D )∣2 (3-6)单层减反射膜(SLARC )设计晶体硅太阳电池上的单层减反射膜,通常使用TiO 2、Si 3N 4等介质薄膜。

这是因为TiO 2、Si 3N 4等介质薄膜的折射率与晶体硅材料有较好的光学匹配特性,使用它们可以获得良好的减反射效果。

TiO 2、Si 3N 4等介质薄膜的工艺制作技术是半导体加工技术中很成熟的商业化生产技术。

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD )技术制作的Si 3N 4减反射膜,在工艺过程中产生的氢离子,对晶体硅的表面及晶界还具有良好的钝化作用,这对提高太阳电池的光电转换效率有关键性影响。

表面化学腐蚀去除切片机械损伤层20μm ,绒面腐蚀深度20μm ,绒面角锥体平均3μm ,表面钝化SiO 2薄膜厚度5 nm, TiO 2减反射膜厚度65 nm 。

反射率曲线计算结果如图4. 曲线C 所示。

双层减反射膜(DLARC)设计高折射率薄膜材料制备技术使双层减反射膜设计具备了可行性条件,TiO2、Ta2O5(n≈2.4)作为底层,Al2O3(n≈1.6)作为顶层的减反射膜适用于玻璃封装太阳电池设计,不进行封装的太阳电池设计使用MgF2(n≈1.4)作为减反射膜的顶层更为合适。

3.3 材料、工艺过程和工艺设备3.3.1 单晶硅绒面工艺过程和设备单晶硅太阳电池绒面制备的湿式化学腐蚀法,利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性,在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌,这种均匀密布的表面形貌有利于减少太阳电池对阳光的反射损失。

通常可以选用的碱溶液包括分别采用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、四甲基氨等配制的碱性水溶液。

用各向异性制绒溶液在单晶硅片(100)晶向表面上形成角锥,是减少太阳电池前表面反射率的一种重要和有效的方法。

用低浓度(1.5~2wt%)的氢氧化钠溶液混合异丙醇(3~10 vol%),在70℃~80℃温度范围内进行各向异性腐蚀,形成随机产生的密布表面的角锥(绒面),已成为了商业化单晶硅太阳电池的标准工序。

另外,各向异性腐蚀在硅微机械或硅片(100)晶向上的V型沟槽腐蚀方面是一种用来形成三维结构的著名技术。

也用高浓度的氢氧化钠,或氢氧化钾溶液来腐蚀形成硅太阳电池表面的到角锥结构。

这些高浓度(20~30%)溶液在90℃附近的腐蚀速率为4~6um/min。

各向异性腐蚀与光刻工艺相结合是高效太阳电池制造工艺的标准工序。

硅在碱溶液中的腐蚀现象,可以用电化学腐蚀的微电池理论进行解释。

实现电化学腐蚀应具备的三个条件如下:①被腐蚀的半导体各区域之间要有电位差,以便形成阳极和阴极。

电极电位低的是阳极,电极电位高的是阴极,阳极被腐蚀溶解。

②具有不同电极电位的半导体各区域要互相接触。

③这些不同区域的半导体要处于互相连通的电解质溶液中。

硅晶体在碱溶液中的腐蚀能满足上述三个条件,从而在表面形成许多微电池。

依靠微电池的电化学反应,使半导体表面不断受到腐蚀。

在用NaOH稀溶液腐蚀硅片时阳极处:Si + 6OH -→ SiO3-2 + 3H2O + 4e (3-7)阴极处:2H + + 2e → H2↑(3-8)总的反应式:Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑(3-9)一般来说,晶体中的畸变区域存在塑性形变或内应力,原子排列受到破坏,内能比较高,化学活泼性也比其他区域强,电极电位往往比其他区域低,较容易失去电子而导致优先腐蚀。

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