硅太阳能电池减反射膜的研究进展

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晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究讲解

毕业论文题目晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究目录摘要 (1)绪论 (3)第一章 PECVD淀积氮化硅薄膜的基本原理 (6)1.1化学气相淀积技术 (6)1.2 PECVD原理和结构 (6)1.3 PECVD薄膜淀积的微观过程 (8)1.4 PECVD淀积氮化硅的性质 (9)1.5表面钝化与体钝化 (9)第二章实验 (11)2.1 PECVD设备简介 (11)2.2 PECVD设备操作流程 (13)2.3 SiN 减反射膜PECVD淀积工艺流程 (13)2.4最佳薄膜厚度和折射率的理论计算 (13)2.5 理论实验总结 (15)结束语 (16)参考文献 (17)晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究摘要等离子增强化学气相淀积氮化硅减反射薄膜已经普遍应用于光伏工业中，其目的是在晶体硅太阳能电池表面形成减反射薄膜，同时达到了良好的钝化作用。

氮化硅膜的厚度和折射率对电池性能都有重要的影响。

探索最佳的工艺条件来制备最佳的薄膜具有重要意义。

本课题是利用Roth&Rau的SiNA设备进行淀积氮化硅薄膜的实验，介绍了几种工艺参数对薄膜生长的影响，获得了生长氮化硅薄膜的最佳工艺条件，制作出了高质量的氮化硅薄膜。

实验中使用了椭偏仪对样品进行膜厚以及折射率的测量。

关键词：等离子增强化学气相淀积，氮化硅薄膜，太阳能电池，光伏效应，钝化ABSTRACTSiN Film plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is widely used in P-V industry as an antireflection thinfilm on the surface of crystal silicon solar cell. In addition this process takes advantage of an exellent passivation effect. Both the thickness and refractive index of the SiN film make important influences to the performance of solar cells. So it is very important to find the best process parameters to deposit the best film. In this paper, the experiment of SiN film deposition was completed with the equipment named SiNA produced by Roth&Rau. The influence of the parameters to the gowth of the film was introduced based on the experiment, and the best parameters to produce the top-quality SiN film were obtainted. The Spectroscopic ellipsometry was used to test the thickness and refractive index of the samples during the experiment.Key words:PECVD, SiN film, solar cell, photovoltaic effect, passivation第一章绪论从2003年开始，全球化石能源的缺乏引发了能源价格不断攀升，可再生能源也因此得到了更多的重视，太阳能光伏行业迎来了发展的春天。

关于太阳能电池减反射膜的研究报告

关于太阳能电池减反射膜的研究报告作者：杨嘉贺（江西南昌理工学院南昌 330044）【摘要】在太阳电池表面形成一层减反射薄膜是提高太阳电池的光电转换效率比较可行且降低成本的方法。

应用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)系统，采用SiH4和NH3气源以制备氮化硅薄膜。

研究探索了PECVD生长氮化硅薄膜的基本物化性质以及在沉积过程中反应压强、反应温度、硅烷氨气流量比和微波功率对薄膜性质的影响。

通过大量实验，分析了氮化硅薄膜的相对最佳沉积参数，并得出制作战反射膜的优化工艺。

【关键词】太阳电池；PECVD减反射；氮化硅薄膜一、引言太阳能光伏技术是将太阳能转化为电力的技术，其核心是半导体物质的光电效应。

最常用的半导体材料是硅。

光伏电池由P型和N型半导体构成，一个为正极，一个为负极。

阳光照射在半导体上时，两极交界处产生电流，阳光强度越大，电流就越强。

太阳能光伏系统不仅只在强烈阳光下运作，在阴天也能发电。

晶体硅是当前太阳能光伏电池的主流。

目前晶体硅电池光电转换效率可以达到20％，并已实现大规模生产。

除效率外，光伏电池的厚度也很重要。

薄的硅片(wafer)意味着较少的硅材料消耗，从而可降低成本。

在查阅了大量国内外相关文献，并结合我国对晶体硅太阳电池技术开发的迫切需要，在制备太阳电池减反射膜(氮化硅薄膜)的工艺中，对气体流量比、微波功率、沉积压强和温度对减反射膜性质的影响进行了研究，通过大量有效的工作及一系列工艺数据，得出了制作减反射膜，分析了氮化硅薄膜的相对最佳沉积参数和优化工艺。

二、减反射膜（增透膜）工作原理2.1基本概念：在了解减反射薄膜原理之前，要先了解几个简单的概念：第一，光在两种媒质界面上的振幅反射系数为(1-ρ)／(1+ρ)，其中ρ为界面处两折射率之比。

第二，若反射光存在于折射率比相邻媒质更低的媒质内，则相移为180°；若该媒质的折射率高于相邻媒质的折射率，则相移为零。

第三，光因受薄膜上下两个表面的反射而分成2个分量，这2个分量将按如下方式重新合并，即当它们的相对相移为180°时，合振幅便是2个分量振幅之差；称为两光束发生相消干涉。

降低太阳能电池表面反射率研究分析

降低太阳能电池表面反射率研究分析摘要：太阳能电池正面的一次反射损耗高，一直是制约光伏转换效率的关键挑战。

由于半导体层的折射率高于空气，部分太阳光在空气与半导体界面处丢失。

在空气和半导体之间形成逐渐变化的折射率，可以最大限度地减少表面反射，加强光捕获并促进pn结内的载流子分离，从而降低太阳能电池正面的一次反射损耗。

本文介绍的AAO纳米光栅和倒金字塔纳米结构，可有效降低表面反射损耗。

关键词：折射率； AAO纳米光栅；倒金字塔能源是发展和经济增长的主要驱动力，工业革命后全球能源在很大程度上依赖于化石燃料，而化石燃料的过度开采和使用，导致与能源生产相关的全球变暖、资源枯竭和生物多样性丧失等环境问题逐渐暴露。

2015年9月25日，可持续发展峰会在纽约召开，联合国共193个成员国于峰会上表决通过了17个可持续发展目标，旨在以综合方式解决社会、经济和环境三个维度的发展问题，向可持续发展道路转型。

可持续发展被定义为在不损害后代需求的情况下满足当代人的需求，可再生能源替代化石燃料势在必行。

电力作为一种功能性能源形式，是工业、农业以及现代设备运行的基础。

随着人口的增长和经济的发展，电力需求增长率逐年增加，而太阳能是一种很有前途的可再生能源。

光伏太阳能电池板技术(PV)在其运行过程中不会排放温室气体(GHG)，因此被认为是一种环境友好型技术，已研发出单晶硅电池、非晶硅电池、砷化镓电池和钙钛矿电池等不同类型的太阳能电池。

其中硅太阳能电池具有寿命长、性能可靠、价格低廉等优点，在光伏领域应用广泛。

光伏太阳能系统主要以并网和离网两种形式用于发电，并网系统主要应用于大型太阳能发电厂和城市区域小型分布式光伏发电，离网系统主要应用于家庭和小型商业电网。

为了满足全球对能源的需求，设计与制作具有高转换效率的太阳能电池是关键，提高太阳能电池的光电转换效率显得尤为重要。

作者简介：闫晓峰(1993-)，男，河南濮阳人，助理工程师，研究方向为新能源1 晶硅太阳能电池制备工艺流程随着晶硅太阳能电池经的工艺技术不断革新，光电转换效率不断提升，但是常规晶硅太阳能电池的生产工艺流程并无根本性改变。

晶体硅太阳电池TiO_2与SiN减反射膜对比研究

收稿日期:2003-12-03基金项目:国家(863)高新技术资助项目(2001AA513040)作者简介:刘祖明(1962-),男(汉族),福建上杭人,教授,核技术及应用专业博士,硕士生导师,主要从事太阳能电池研究与开发;张忠文(1961-),男(汉族),云南石屏人,高级工程师,主要从事太阳能电池研究与开发.晶体硅太阳电池T iO 2与SiN 减反射膜对比研究刘祖明1,张忠文1,2,李海雁3,李杰慧1,2,廖　华1,2,李景天1,2(1.云南师范大学太阳能所云南省农村能源工程重点实验室,云南昆明　650092;2.昆明光伏科技公司,云南昆明　650092;3.昆明师范高等专科学校物理系,云南昆明　650031)摘要:采用多层膜的反射理论及数值计算对比了T iO 2和SiN 减反射膜用于晶体硅太阳电池对其性能的影响,给出了优化设计的结果,SiN 膜的减反射膜的综合效果更优.关键词:T iO 2减反射膜;SiN 减反射膜;晶体硅太阳电池中图分类号:T M91414　文献标识码:A 文章编号:1008-7958(2003)04-0075-031　引言随着对化石能源有限性的认识及环境保护的重视,近年来世界各国加强了对可再生能源开发的重视,作为一种重要的可再生能源技术———太阳电池行业得到了快速的发展.近5年平均年增长率达到30%以上.2002年世界累计安装容量2190MWp [1,2].在产业化方面,采用改进工艺、扩大生产规模和开拓市场等措施有效降低了成本.生产规模从1～5MW/a 发展到10～30MW/a ,并正在向50～100MW/a 扩大;生产工艺不断简化,自动化程度和太阳电池性能不断提高.20年来太阳电池组件成本下降了两个数量级,降到2.5～2.8美元/Wp.晶体硅(多晶硅及单晶硅)电池始终占有太阳电池市场85%以上,其优异特性已为众多成功的应用所证实.1998年开始,世界多晶硅太阳电池总产量超过单晶硅太阳电池.多晶硅电池与单晶硅电池相比制造工艺和性能相似,设备大多数可以兼容,且具有耗能低、生长工艺较简单、效率高、材料利用率高、尺寸灵活的优点,成为目前晶体硅电池主导品种.由于晶体硅太阳电池具有坚实的技术基础及成熟的生产工艺,能满足迅速增长的市场需求,预计今后5～10a ,甚至更长的时间内,这种主力电池的主导地位不会有过多的变化.为提高太阳电池效率,降低表面反射是其中的重要技术手段之一.目前晶体硅太阳电池中,普遍都使用T iO 2减反射膜与Si 3N 4(以下简写为SiN )减反射膜技术,20世纪90年代中期以T iO 2减反射膜为主,近几年以SiN 减反射膜为主.本文对比了两者减反射膜的减反射特性及在晶体硅太阳电池上的应用效果.2　理论分析针对我们目前制备的晶体硅太阳电池,仅从减反射效果的角度分析了使用T iO 2减反射膜与SiN 减反射膜对太阳电池性能的影响.由于在多晶硅太阳电池表面已制备SiO 2钝化层,因此减反射膜的计算需要用多层膜的理论.考虑在具有SiO 2表面钝化层的晶体硅表面淀积T iO 2薄膜(或SiN 薄膜)作为表面减反射膜时,太阳电池片测试时外介质为空气(取折射率n 0=1).描述波长为λ,以入射角<0入射多层光学薄膜时的矩阵为[3]:a　bc d=cos δ1i (1ω1)sinδ1i ω1sin δ1cos δ1・cos δ2i (1ω2)sin δ2i ω2sin δ2cos δ2cos δn i (1ωn)sin δni ωn sin δn cos δn,δi =2πλn i cos <i ,昆明师范高等专科学校学报 2003,25(4):75～77 CN 53-1131/G4　ISSN 1008-7958Journal of Kunming Teachers Collegeωi=n i/cos<i　(p成分),ωi=n i/cos<i　(s成分),n i为第i层薄膜材料的折射率.反射率可以表达为:R=ω0a+ω0ωg b-c-ωg dω0a+ω0ωg b+c+ωg d2,ω0和ωg分别对应折射率为n0的外介质和n g的基底材料.3　优化设计根据目前所使用多晶硅及单晶硅材料的参数及实际能达到的工艺条件参数对太阳电池取如下参数:基片厚度d=280μm,p型基片掺杂浓度N A= 1.513×1016cm-3,少数载流子寿命τ=15μs,扩散长度为L n=80μm.表面n型掺杂浓度N S=8×1019 cm-3.考虑一定的表面钝化,少子复合速度取为104cm/s.背面制备Al背表面场:N+A=1×1018cm-3,结深为10μm,背表面的少子复合速度为106cm/s.考虑栅线电极遮光面积为10%,并联电阻Rsh=400Ω・cm2,串联电阻Rs=1.2Ω・cm2.电池表面仅考虑天然SiO2层的厚度,一般为1～1.5nm,取d1=1nm,n1=1.46.采用国际通用的太阳电池数值计算软件PC1D[4]进行优化计算.经过优化设计,采用T iO2减反射膜,n2=2.5,其最佳厚度为d2=55nm.此时太阳电池的性能为: J sc=29.4mA/cm2,V oc=0.617V,FF= 75%,E ff=13.6%,(AM1.5,1000W/m2,25℃).以上优化值与我们实验实际达到值基本一致.该电池的I-V曲线见图1,表面反射及光谱响应见图2.在300～1200nm波长范围内,表面反射的算术平均为17198%,最小反射率还有约5%.其它参数都相同,采用SiN减反射膜,n2= 210;考虑到SiN膜有良好的表面钝化效果(可使表面复合速度降低至非常低的值10cm/s[5]),使表面复合速度降低一个数量级.经过优化设计其最佳厚度为d2=70nm,此时太阳电池的性能为:J sc=30.7mA/cm2,V oc=0.619V,FF= 75%,E ff=14.2%,(AM1.5,1000W/m2,25℃).该电池的I-V曲线见图3,表面反射及光谱响应见图4.在300～1200nm波长范围内,表面反射的算术平均为15.43%,在500～600nm的大部分范围内,最小反射率降低到零,充分显示了该薄膜良好的减反射效果,导致了太阳电池的短路电流有了明显的增加,从而使其效率也有增加.67 昆明师范高等专科学校学报 2003年12月从上述结果看,由于SiN 减反射膜的折射率的匹配较好,该减反射膜有更好的减反射效果,两个太阳电池参数的对比见表1.从表中可看出,由于平均反射下降了14.18%,导致电池的短路电流增加4.42%,开路电压和填充因子都有改善,最终电池的效率提高16.7%.说明SiN 薄膜有很好的减反射效果,此外对多晶硅太阳电池还有很好的体钝化效果,应该充分的重视.不仅能用于多晶硅太阳电池,而且也能用于单晶硅太阳电池.表1　TiO 2减反射膜和SiN 减反射膜效果对比J sc/(mA/cm 2)V oc/V FF /%E ff/%R /%SiO 2/T iO 2减反射膜29.40.6177513.617.98SiO 2/SiN 减反射膜30.70.6197514.215.43采用SiN 后的增量/%04.420.32016.7-14.18 其它基本参数不变,如基片的少数载流子寿命增加到τ=25μs ,可通过钝化、吸杂等手段达到.采用SiO 2/SiN 减反射膜系,进一步提高表面织构的效果,使表面反射降低2%,此时太阳电池的性能可达到:J sc =32.1mA/cm 2,V oc =0.6254V ,FF =75%,E ff =15.0%,(AM1.5,1000W/m 2,25℃).其I -V 曲线见图5.这个结果也指明了今后对表面织构、体钝化和吸杂应充分重视,提高电池效率应主要改善材料的性能.4　结论本文研究了减反射膜对太阳电池性能的影响,对比了T iO2和SiN 减反射膜用于晶体硅太阳电池的增益,SiN 膜的减反射效果更优,加上其良好的表面钝化及体钝化效果,是提高晶体硅太阳电池性能有效的手段.[参　考　文　献][1]　刘祖明,李杰慧,张忠文,等.晶体硅太阳电池产业技术发展[A ].21世纪太阳能新技术[C ].上海:上海交通大学出版社,2003.51—54.[2]　NI J S J F ,et al.Advanced Manufacturing C oncepts forCrystalline Silicon S olar Cells[J ].IEEE Trans.Electron Devices ,1999,46(10):1948.[3]　田民波.薄膜科学与技术手册(下册)[Z].北京:机械工业出版社,1991.809.[4]　BASORE P A ,C LUG ST ON D A.PC1D 2Version 5.3[M].New S outh Wales :University of New S outh Wales ,1998.[5]　SCHMIT J ,ABERLE A G.Accurate method for the de 2termination of bulk minority 2carrier lifetimes of mono and multicrystalline silicon wafers [J ].J.Appl.Phys.,1997,81:6186.Comparing R esearch on TiO 2Anti 2reflection Coating (ARC)and SiN ARC of Crystalline Si Solar SellsLIU zu 2ming 1,ZHANG Zhong 2wen 1,2,LI Hai 2yan 3,LI Jie 2hui 1,2,LIAO Hua 1,2,LI Jing 2tian 1,2(1.S olar 2energy Institute ,Y unnan Normal university ,Y unnan K unming 650092,China ;2.K unming G uang 2Fu Science and Technology C ompany ,Y unnan K unming 650092,China ;3.Department of physics ,K unming Teachers C ollege ,Y unnan K unming 650031,China )Abstract :C omparison of T iO 2anti 2reflection coating (ARC )and SiN ARC were carried out by multi 2coating the 2ory and numerical calculation ,including their impact to performances of crystalline Si solar cells.The optimum design results were obtained.K ey words :T iO 2anti 2reflection coating ;SiN anti 2reflection coating ;crystalline Si solar cells77第4期刘祖明,张忠文,等:晶体硅太阳电池T iO 2与SiN 减反射膜对比研究。

PECVD法制备硅太阳电池SiN薄膜工艺研究进展

G. Santana 等人研究发现 , 用二氯甲硅烷 ( SiC l2 H2 ) 和氨气沉积 SiN 薄膜 , 射频功率在 30 W 时 , NH3 / Sicl2 H2 的比例从 10减小到 215的过程中 , Si- H 键依然可以形成 , 而 N - H 键浓度却在降低 , 当比例降到 1 时 , N - H 键浓度、折射系数和沉积速率都增加。而射频功率大于 60 W 时 , Si - H 键、N - H 键都随能量的增加而减少 [ 13 ] 。因此用此方法制备 SiN 薄膜时 , 射频功率最好在 30 到 60W 之间。用硅烷 ( SiH4 ) 的氨气制备 SiN 薄膜时 , 射频功率因设备而异 , 在 30 W 到 315 kW 的范围都有应用, 并都能制备高质量的薄膜 , [ 7 ] [ 9 ] [ 14 - 16 ] 但总的来说 , 射频的功率不宜过低 , 太低影响反应气体的充分分解 , 过高又会对衬底和薄膜表面造成轰击损伤 , 影响薄膜的质量。 213 NH3 和 S iH4 的流速
2009年 6月第 38卷第 3期
(总第
216期
)
云南冶金
YUNNAN METALLURGY
Vo l138.
Jun. 2009 No13 ( Sum
216)
PECVD法制备硅太阳电池 SiN薄膜工艺研究进展 3
冯炜光 1, 2 , 刘翔 1 , 储清梅 2, 1 , 张鹏翔 1
FENG W ei - guang, L IU Xiang, CHU Q ing - mei, ZHANG Peng - xiang (1. Institute of Advanced M aterials for Photoelectronics, KMUST, Kunm ing, Yunnan 650031, China; 2. Research Institute of Vacuum M etallurgy and M aterials of KMUST,

硅太阳电池减反射膜的优化设计

第3章电子束蒸发沉积法制备二氧化钛薄膜简介

3.1电子束蒸发沉积法的原理电子束是一种高速的电子流。电子束蒸发沉积克服了电阻加热方式中膜料与蒸镀源材料直接接触容易互混的问题。电子束蒸发设备结构简单，成本低廉，而且可以蒸发高熔点材料，在蒸镀合金时可以实现快速蒸发，其镀膜质量也可以达到较高水平

1．3太阳能电池减反射薄膜的工作原理

太阳能电池减反射薄膜是在太阳能电池表面沉积一层或多层折射率介于入射介质和硅基底的光学薄膜，利用太阳光在各个界面形成的反射光互相干涉而达到降低反射率的目的。
第2章二氧化钛薄膜的制备

2.1二氧化钛薄膜常用制备技术薄膜的研究依赖于薄膜的制备，高质量的薄膜有利于薄膜物理的研究和器件应用的发展。TiO2薄膜的制备方法很多，常用的有:电子束沉积(EBD)、化学气相沉积法（CVD）、溶胶-凝胶法(Sol-Gel )、反应溅射法、液相沉积法、脉冲激光沉积等[。
谢谢！！
2.3.热电阻蒸发源蒸镀法的原理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
热电阻蒸发源蒸镀法是指采用钼、钨等高熔点金属，做成适当形状的蒸发源（如舟形），将待蒸发材料放在蒸发源上，让电流通过，对蒸发材料进行直接加热蒸发。
2.4实验材料与仪器

基片：普通玻璃片钼舟：蒸发之前的钼舟蒸发之后的钼舟镀料：二氧化钛（1）材料特性：【二氧化钛】俗称钛白，化学式：TiO2，分子量： 79.9，纯度：99.99％，在水中的溶解度很小，只溶于氢氟酸和热浓硫酸，无毒。

缺点：（1）其容易使得低熔点材料迅速蒸发，难以控制其电流。（2）电子束蒸发的热效率极低。（3）由于电子枪结构复杂，而且加热电压较高，当电压过高时所产生的X射线对人体有害。（4）由于电子束轰击对多数化合物易产生化学分解作用，在蒸镀过程中石墨坩埚将对化合物具有污染或发生化学反应。

晶硅太阳电池减反射膜原理与制备方法

晶硅太阳电池减反射膜原理与制备方法摘要：提高太阳能的利用率，尤其是太阳电池的光电转化率是科研工作者研究的一个重要方向。

对于提高太阳电池的光电转换效率的方法很多，但比较可行又能降低太阳电池成本的方法是在太阳电池表面形成一层减反射薄膜，以减少太阳电池表面对阳光的反射损失。

目前应用较广泛的方法是喷涂和刷涂法等。

关键词：太阳电池，减反射薄膜，薄膜制备方法1 减反射薄膜的原理[1]在了解减反射薄膜原理之前，要先了解几个简单的概念：第一，光在两种媒质之界面上的振幅反射系数为(1-ρ)/(1+ρ)，式中ρ为界面处两折射率之比。

第二，若反射光存在于折射率比相邻媒质更低的媒质内，则相移为180°；若该媒质的折射率高于相邻媒质的折射率，则相移为零。

第三，光因受薄膜上下两个表面的反射而分成两个分量，这两个分量将按如下方式重新合并：当它们的相对相移为180°时，合振幅便是两个分量振幅之差；当相对相移为零或为360°的倍数时，合振幅便是两个分量振幅之和。

前一种情况称为两光束发生相消干涉；后一种情况称为相长干涉。

1.1 单层减反射薄膜的原理结构最简单的减反射膜是单层膜。

图1所示为单层减反射薄膜的矢量图。

图1 减反射膜引起的光学干涉膜有两个界面就有两个矢量，每个矢量表示一个界面上的振幅反射系数。

如果膜层的折射率低于基片的折射率，则在每个界面上的反射系数都为负值，这表明相位变化为180°。

当膜层的相位厚度为90°时，即膜层的光学厚度为某一波长的四分之一时，则两个矢量的方向完全相反，合矢量便有最小值。

如果矢量的模相等，则对该波长而言，两个矢量将完全抵消，于是出现了零反射率。

以上仅仅是垂直入射的情况。

在倾斜入射时，情况与上述类似，只是膜层的有效相位厚度减少了，因而最佳透射波长更短些，此时应用更普遍的光纳来代替折射率。

对于任何入射角、偏振面以及任何波长，可用矩阵法求出反射率的普遍公式。

用于硅太阳能电池的二氧化钛减反射膜制备及性能研究

用于硅太阳能电池的二氧化钛减反射膜制备及性能研究随着能源需求的增长和环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，受到了广泛关注。

硅太阳能电池作为目前应用最广泛的太阳能电池，其光电转化效率直接影响着太阳能的利用效率。

然而，硅太阳能电池在常温下的实际效率却远低于理论值，其中一个重要原因是反射损失。

要解决这一问题，研究人员发展出了一种二氧化钛减反射膜（TiO2 AR coating）。

二氧化钛作为一种具有优异光学性能的材料，具有较高的折射率和较低的反射率。

在硅太阳能电池制备的过程中，将一层薄膜的二氧化钛涂覆在硅片表面，可以有效减少光线的反射，提高硅太阳能电池的光吸收效率。

在制备二氧化钛减反射膜过程中，主要有四种方法：溶胶-凝胶法（sol-gel method）、射频磁控溅射（rf magnetron sputtering）、离子光氧化（ion beam oxidation）和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。

每种方法都有其独特的特点和适用范围。

溶胶-凝胶法是最常用的方法之一，它以二氧化钛溶胶为原料，通过溶胶的凝胶反应形成薄膜。

该方法简单易行，成本低廉，制备的膜层厚度均匀一致。

射频磁控溅射是一种物理气相沉积方法，它利用高能离子束轰击目标材料，形成薄膜。

该方法可以控制薄膜的厚度和成分，但设备复杂，成本较高。

离子光氧化法通过离子束在表面处理产生氧化层，然后在氧化层上通过热处理形成二氧化钛薄膜。

这种方法薄膜的制备速度较快，但要求设备复杂。

等离子体增强化学气相沉积使用等离子体体系沉积薄膜，成核速率和膜层厚度可以通过改变气体各个组分的流量进行调控。

这种方法能够在比较低的温度下快速制备薄膜，但制备条件较为严格。

一般来说，制备二氧化钛减反射膜的步骤包括：清洗硅片、溶胶制备、溶胶凝胶、热处理、冷却和干燥等环节。

其中溶胶制备是关键的步骤，通常使用乙二醇和钛酸四丁酯作为原料，通过一定的配比和搅拌，制备出适合溶胶-凝胶法的二氧化钛溶胶。

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１硅太阳能电池减反射膜
１．１减反射膜原理
硅材料是一种半导体材料，太阳能电池发电原理主要就
）；；）；陕西省自然科学基金（西安市创新支撑计划（咸阳市５０９７２０８７２０１０ＪＫ４３４；２０１０ＪＱ６００９）ＣＸＹ１１２４（３）＊国家自然科学基金（）科技计划（２０１１Ｋ０９２３－：：女，硕士，主要从事无机功能材料的研究Ｔ１９８６年生，ｅｌ０２９８６１３１７２２Ｅ－ｍａｉｌｗａｎａｎｉｎ０８２８＠１６３．ｃｏｍ王秀王彦青：－ｇｙｑｇ：峰：通讯作者，教授Ｅ－ｍａｉｌｅｘｗ＠ｓｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
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２硅太阳电池减反射膜的制备
减反射膜又称增透膜，它的主要功能是减少或消除光学增加这些元件的太阳光元件表面的反射光和系统的杂散光，透光量。近年来，科研工作者对减反射膜进行了大量的研尝试了不同的制备方法，主要的制备方法有溶胶－凝胶法、究，化学气相沉积法、溅射法。
３］。用［
减反射膜是一种应用范围很广的光学镀层，广泛应用于工业、天文学、军事学、电子等领域。随着电子工日常生活、显示器防眩防静电膜和电脑视保屏成为业和计算机的发展，减反射膜新的应用领域，具有广阔的市场前景，它不仅能够有效提高电池的转化效率，而且能改善基体的力学性能、电光学性能及其他物理化学性能。提高太阳能电池效学性能、（（镀减反射膜；采用凹凸不平结率有两种可能的途径：１）２）
构。通过镀膜可增加光的透过率，从而提高电池的效率，多孔二氧化硅减反射膜不仅使电池的转化效率提高了５％～
４］；而且还可以提高基体的抗裂强度［氮化硅减反射膜使６％，薄膜致密性好且能够钝化硅电池的转化效率提高到１６．７％，
也是清太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，不产生环境污染。硅太阳能电池是把太阳能直接转洁能源，，化为电能的装置，由于硅折射率约为３．照射在硅基体上４２因此硅电池对太阳光的利用的很大一部分太阳光被反射掉，
１］。硅电池是主要的从而导致电池的转化效率降低［率不高，
（，， ’ ）ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＸｉａｎ７１００２１ｇｇｙｇｙ，ｒｏｒｅｓｓＡｂｓｔｒａｃｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｃｌｕｄｉｎｉｎａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎＴｐｇｇ，，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｉｌｍ，ｒｉｎｃｉｌｅｏｆａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｒｉｎｔｅｃｈｎｏｌｏａｎｄｔｈｅｆｏｃｕｓｉｓｌａｃｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｐｐｐｐｇｇｙｐ，，ｔｅｃｈｎｏｌｏａｄｖａｎｔａｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｅｓｏｆｅａｃｈｒｅａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｓｃｏｎｔｒａｓｔｅｄｎｅｗｒｅａｒｉｎｔｅｃｈｎｏｒｅａｒｉｎ－ｇｙｇｇｐｐｐｐｇｐｐｇ，ｏｉｎｔｅｄｒｏｂｌｅｍｌｏａｎｄｎｅｗｆｉｌｍｓｓｔｅｍａｒｅｏｕｔ．Ａｔｌａｓｔｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｏｆａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｆｏｒｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｐｐｇｙｙｇｇｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｏｆａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｆｏｒｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓａｒｅｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ．ａｒｅｐｇ，，，Ｋｅｗｏｒｄｓｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｒｅａｒｉｎｔｅｃｈｎｏｌｏａｇｙｐｐｇｇｙｙ
８］。气中的水分而变质［
。
如图２所示，如果在硅表面制备一层透明减反射膜，由于减可以降低反射率，反反射膜两个界面上反射光的相互干涉，射率计算公式为：
２２ｒｒｒｃｏｓｉ１＋ｒ２＋２１２（）１Ｒ＝２２１＋ｒｒｒｃｏｓｉ１＋ｒ２＋２１２式中：膜与硅片界面上的菲涅尔反射ｒｒ１、２分别是外界与膜、
二氧化钛和氧化锆减反射膜能提高玻璃基体片表面的缺陷；
５］。另外，的抗碱性能和防水防潮性能［还可以对电池表面进
太阳能电池，单晶硅太阳能电池的平均转化效率已达到实验室最高效率已达到２多晶硅太阳能电池的１９．８％，４％；实验室最高效率已达１平均转化效率为１２％～１４％，９．８％；非晶硅太阳能电池的光电转化效率已达５％～７％，实验室最高效率为１３．２％。提高电池转化效率的常用方法是在太阳
图１各种电池的表面结构Ｆｉ．１Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｉｎｓｉｌｉｃｏｎｇｇｃｅｌｌｓｕｒｆａｃｅｓｏｌａｒ
Ｒ λ ＝
０
（
）
图２减反射膜示意图Ｆｉ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｇｇｇ，：为了使光的反射最小，即Ｒ则薄膜折射率ｎ＝ λ ＝０
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材料导报Ａ：综述篇
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
上）第２０１２年１０月（６卷第１０期２
是利用这种半导体的光电效应。硅折射率很大，照射到硅表面的光不能充分被吸收，而是很大一部分被反射掉，为了最可采用在电池上镀一层或多层折射大限度地减少反射损失，率和厚度与电池匹配的减反射膜来提高电池的转化效率
硅太阳能电池减反射膜的研究进展／王彦青等
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硅太阳能电池减反射膜的研究进展＊
王彦青，王秀峰，江红涛，门永
（）陕西科技大学材料科学与工程学院，西安７１００２１摘要综述了国内外对硅太阳能电池减反射膜的研究进展，包括减反射膜的种类、膜层结构、减反射原理以及减反射膜的制备方法，重点介绍了硅太阳能电池减反射膜的主要制备方法，并对比了各种制备方法的优缺点，指出新型制备技术和新膜系的选取是目前硅太阳能电池减反射膜的研究重点。最后讨论了硅太阳能电池减反射膜存在的问题，并提出进一步发展的方向。关键词减反射膜太阳电池转化效率制备技术
如果系数；ｉ为膜厚引起的相位角。当波长λ ０垂直入射时，／／膜层光学厚度ｄ为λ 即ｄ＝λ 则有：４，４，０的１０
２２ｎ－ｎｎ０Ｓｉ（）２２ｎ＋ｎｎ０Ｓｉ式中：ｎｎ为膜层的折射率；ｎ０为介质的折射率；Ｓｉ为硅的折射率。
［７］
而且要有良好的抗氧射膜不仅要具有良好的减反射效果，化，耐绝缘性能，强的阻挡钠离子、阻挡金属和水蒸气扩散的减反射膜与基体还应有良好的结合力，在基体表面不能力，可以防止长期暴露在户外吸收空易脱落且具有耐磨损性能，
ｎｎ０Ｓｉ。目前主要的减反射膜材料如表１所示。槡