太阳能电池用光伏玻璃减反射膜性能研究
光伏组件减反射薄膜在山地光伏电站中的应用研究
太 阳 能第10期 总第354期2023年10月No.10 Total No.354Oct., 2023SOLAR ENERGY0 引言随着中国对清洁能源需求的不断增加，全国各地的光伏发电装机也迎来井喷式发展，截至2021年底，中国新增光伏发电并网装机容量达53 GW，累计并网装机容量达306 GW[1]。
随着光伏电站持续投入使用，其发电能力也在逐年降低，因此，针对光伏电站提质增效的技术改造已成为光伏电站运行中后期面临的重要问题。
目前大多数晶体硅光伏组件的正面封装材料采用低铁超白玻璃，也称为光伏玻璃[2]。
光伏玻璃具有透过率高、耐候性强和机械强度高的优点。
尽管光伏玻璃拥有较高的透过率，但由于其折射率约为1.52，而空气的折射率为1.0，折射率的偏差会导致菲涅尔反射的发生。
即使光线垂直射入光伏玻璃，在玻璃表面仍有4%左右的光线被反射。
而当光线的入射角增大时，光伏玻璃表面的反射率也将随之增高；当光线的入射角达到70°时，光伏玻璃表面的反射率将增至27%，导致光伏组件实际接收到的太阳辐射量降低[3]。
在光伏玻璃表面涂覆一层减反射薄膜，可以有效减少光线在光伏玻璃表面的反射损失，从而可提高光伏组件的输出功率。
该方法是提升光伏电站发电能力及收益水平，缩短光伏电站并网发电的成本回收期的重要方法之一[4]。
同时，涂覆了减反射薄膜的光伏玻璃除了能够增加玻璃的透过率，还具有一定的自清洁功能[5]，可以减少灰尘遮挡损失，并预防光伏组件热斑效应。
DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20220614.01 文章编号：1003-0417(2023)10-62-07光伏组件减反射薄膜在山地光伏电站中的应用研究上官炫烁*，唐梓彭，魏 超，李 昂，何梓瑜，潘巧波(华电电力科学研究院有限公司，杭州 310030)摘 要：在光伏组件玻璃表面和空气之间存在界面，约4%的太阳光线会被界面反射从而导致其无法被光伏组件吸收，而减反射薄膜通过相消干涉效应可以减少太阳入射光的反射损耗，从而提升光伏组件的光电转换效率。
太阳能玻璃减反增透膜研究现状及前景展望
太阳能玻璃减反增透膜研究现状及前景展望摘要：太阳能光伏发电装置的构成包括光伏玻璃，空气与光伏玻璃之间存在界面会导致太阳光反射，所折射的太阳光无法进入到光电转换中，从而容易出现光损耗问题。
减反射膜的合理应用，能够有效控制因折射率而产生的光损耗，所以在太阳能光伏发电装置中，需要镀减反射膜。
减反射膜不仅需要拥有良好的性能，也需要在不同环境下保持稳定性，满足光伏产业低成本与均匀成膜的标准。
关键词：光伏玻璃；减反射膜；研究太阳能光伏是目前最具发展潜力的清洁能源之一，各国相关从业者正全力开发各种先进技术与新产品，希望能提高光电转换效率。
而决定晶硅太阳能电池转换效率的因素中，最重要的决定因素是光电组件中的晶硅技术，其次是保护光电组件的太阳能光伏玻璃；相对而言，提高太阳能光伏玻璃的光学特性，要比提高晶硅电池的转换效率更容易，成本更低。
目前大部分的光伏封装玻璃为低铁超白压花玻璃，透光率可达91.5%以上，通过在太阳能光伏玻璃表面镀制一层减反射层有望进一步提升晶体硅光伏组件的发电功率。
本文系统介绍太阳能玻璃减反射膜的研究进展，并分析太阳能玻璃减反射膜存在的问题，对其发展趋势进行了展望。
一、太阳能玻璃减反射膜的研究现状溶胶-凝胶法是制备增透减反膜的常用方法，一般溶胶-凝胶法制备增透减反膜是以硅酸酯为原料，在酸或碱催化作用下，发生水解、缩聚等反应，生成一种颗粒状网状结构或线性网状结构的硅溶胶，一定条件下将溶胶在超白光伏玻璃基体上成膜，膜层经固化和钢化后形成增透减反膜。
从增透减反膜常见结构类型概括可分三类：（1）纳米实心颗粒减反射膜；（2）纳米介孔减反射膜；（3）纳米空心球颗粒减反射膜。
（一）纳米实心颗粒减反射膜早期的减反射膜是由几十到上百纳米粒径大小的 SiO2纳米颗粒堆积形成的薄膜，可通过球形颗粒大小来调节膜层透光率。
早在1947年1/4波长的二氧化硅减反射膜就被提出，到了1968年，用碱催化法制备的单分散球形二氧化硅颗粒制得了折射率低至1.22的减反射膜。
太阳能电池用减反射膜的制备及性能研究
1 2 3
镀膜层数 陈化时间 溶液滴加方式
研究方案
（1）本实验采用的溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺， 以正 硅酸乙酯为成膜原料，无水乙醇为溶剂，盐酸作催 化剂，制备涂膜母液，并结合浸渍-提拉工艺制备出 SiO2薄膜。 （2）以控制变量原则，设置多组实验，通过X射线 衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)的表征，进行多项对比， 考察薄膜的微观组织结构和透光率。研究升温速率、 原料组成、催化剂的用量对膜层开裂的影响；再研 究溶液滴加方式、镀膜层数、陈化时间对SiO2薄膜 透过率的影响。总结得到SiO2薄膜开裂的原因和光 减反性能影响因素，获得SiO2太阳能电池用减反射 膜最佳制备方案。
温室效应 空气污染
太阳能作为一种清洁、可再生、持久的替代能源有着强大的竞争 力和重要性。运用于日常生活、交通、通讯等领域。
研究现状
• 目前所使用的太阳能光伏玻璃主要是单绒面低铁 超白玻璃，其透过率仅为９１％左右，光反射损 失率达到８％左右，因此通过在光伏玻璃表面沉 积减反射膜的方法来提高其太阳光透过率，是一 种提高光电转换效率的有效方法。 • 增透膜的制备方法有真空蒸镀法、溅射法、溶胶 －凝胶法、化学气相沉淀法等。 • 溶胶－凝胶法应用最广泛，其制备的减反膜纯度 较高，组成成分较好控制，反应温度低，具有流 变特性，可控制孔隙度，容易制备各种形状；工 艺较简单，能同时进行双面镀膜；对于大面积基 底的镀膜来说，成本较低。
研究内容
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SiO2减反薄膜的制备
SiO2薄膜开裂的研究
3
光减反性能的研究
SiO2减反薄膜的制备
加入盐酸搅拌 水+乙醇搅拌 二氧化硅溶胶
正硅酸乙酯和 乙醇混合均匀
重复镀膜 干燥、焙烧 浸渍—提拉镀膜 干净普通玻璃
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。
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。
光伏玻璃减反膜
光伏玻璃减反膜1. 概述光伏玻璃减反膜是一种应用于光伏玻璃上的涂层材料，用于减少光的反射，提高光伏发电效率。
本文将从以下几个方面对光伏玻璃减反膜进行详细介绍：光伏玻璃的作用、光伏玻璃减反膜的原理、减反膜的制备方法、减反膜的性能评价以及减反膜在光伏发电领域的应用前景。
2. 光伏玻璃的作用光伏玻璃是一种特殊的玻璃材料，其主要作用是保护光伏电池组件，同时具备透光和反射光线的功能。
光伏玻璃能够将阳光透过玻璃层传导到光伏电池组件上，使其产生电能。
同时，光伏玻璃还能够减少太阳光的反射，提高光伏发电效率。
3. 光伏玻璃减反膜的原理光伏玻璃减反膜的原理是利用多层薄膜的光学干涉效应，通过调整膜层的厚度和折射率，减少光的反射。
当光线照射到光伏玻璃表面时，一部分光线会被玻璃表面反射，而另一部分光线会透过光伏玻璃到达光伏电池组件上。
减反膜的存在可以降低光线的反射率，使更多的光线透过玻璃层到达光伏电池组件上，从而提高光伏发电效率。
4. 光伏玻璃减反膜的制备方法光伏玻璃减反膜的制备方法主要包括物理气相沉积、磁控溅射和溶胶-凝胶法等。
其中，物理气相沉积是最常用的制备方法之一。
该方法通过将薄膜材料加热至高温，使其蒸发并沉积在光伏玻璃表面，形成多层薄膜结构。
磁控溅射是将靶材置于真空室中，通过加热靶材并施加磁场，使靶材表面的材料离子化并沉积在光伏玻璃表面。
溶胶-凝胶法则是通过将溶胶涂覆在光伏玻璃表面，经过凝胶化和热处理，形成减反膜。
5. 减反膜的性能评价减反膜的性能评价主要包括反射率、透过率、耐久性和成本等指标。
反射率是指光线照射到减反膜表面后被反射的比例，透过率是指光线透过减反膜后到达光伏电池组件的比例。
耐久性是指减反膜在长时间使用后的稳定性能，包括耐候性、耐磨性等。
成本是指制备减反膜所需的材料和工艺成本，包括材料成本、设备成本和能耗成本等。
综合考虑这些指标，可以评价减反膜的优劣。
6. 减反膜在光伏发电领域的应用前景减反膜作为提高光伏发电效率的重要技术手段，具有广阔的应用前景。
光伏减反射膜
光伏减反射膜
一、引言
光伏减反射膜是一种应用于太阳能电池板的薄膜，它可以有效地减少太阳能电池板表面的反射，从而提高太阳能电池板的转换效率。
本文将详细介绍光伏减反射膜的原理、制备方法、性能以及应用等方面。
二、原理
太阳能电池板表面的反射会导致部分光线无法被吸收，从而影响太阳能电池板的转换效率。
光伏减反射膜通过在太阳能电池板表面形成一层具有逐渐变化折射率的薄膜来实现减少反射。
这种薄膜可以通过控制材料沉积速度和温度等条件来实现。
三、制备方法
1. 真空沉积法：将材料放置在真空室中，通过加热使其升华并沉积在太阳能电池板表面。
2. 溅射法：将材料放置在溅射器中，在高压气体或真空环境下进行溅射，使其沉积在太阳能电池板表面。
3. 溶液法：将材料溶解在溶剂中，然后通过旋涂、喷涂等方法将其沉积在太阳能电池板表面。
四、性能
光伏减反射膜的主要性能包括折射率、透过率、耐候性、耐化学腐蚀性等。
其中，折射率和透过率是影响太阳能电池板转换效率的两个关键因素。
一般来说，折射率越低，透过率越高，则太阳能电池板的转换效率越高。
五、应用
光伏减反射膜广泛应用于太阳能电池板领域。
目前市场上常见的太阳能电池板都会采用光伏减反射膜来提高转换效率。
此外，光伏减反射膜还可以应用于其他领域，如显示器、LED照明等。
六、结论
随着对可再生能源需求的不断增长，太阳能电池板作为一种重要的可再生能源发电方式受到了广泛关注。
而光伏减反射膜作为提高太阳能电池板转换效率的关键技术之一，也将在未来得到更广泛的应用。
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太阳能电池用光伏玻璃减反射膜性能研究通过模拟车间组件制作环境，对不同类型的镀膜玻璃的透光率衰减进行了研究分析。
采用X涉嫌光电子能谱(XPS)和椭偏仪等手段对
多孔SiO2减反射膜层进行了表征。
结果表明，镀膜玻璃初期表面预
衰减主要和膜层的微观折射率和孔隙率有关，折射率越小，孔隙率越大，则越容易吸附微小颗粒，从而导致膜层表面孔口堵塞，折射率增加，减反效果降低，透光率下降。
关键词：镀膜玻璃;SiO2;折射率;孔隙率;透光率
随着全球人口增长和经济的快速发展，能源紧张和环境污染日益严重。
而太阳能是取之不尽用之不竭的清洁可再生能源。
因此研究太阳能对解决能源危机和环境保护，对人类的可持续发展具有重要意义。
目前90%的以上的太阳能电池都是晶硅太阳能电池，其封装制作组件的效率在15%-17%。
而晶体硅太阳能电池的极限理论效率为34%，在现有工艺水平的基础上进一步提高太阳能电池效率的成本较高。
如果能够提高封装组件对太阳光的利用率，则可以以较低的成本获得组件系统较高的发电量。
在光伏盖板玻璃表面镀制减反射膜就是一种成本低廉，有效利用光能的途径。
在纳米多孔SiO2膜膜层设计过程中，通过增加孔隙率，以得到
接近1.23[1]理论折射率的膜层，从而获得最佳的减反射效果。
但是
孔隙率过高，膜层容易在短期内吸附外界环境中的微小颗粒物质，从而造成孔口堵塞，折射率反而增加，透光率衰减严重。
本文旨在研究镀膜层不同光学参数对镀膜玻璃透光率衰减的影响，从而筛选出具有高效减反，低衰减的镀膜玻璃。
1 实验部分
1.1 实验材料
镀膜玻璃防霉隔离纸硅胶
1.2 镀膜玻璃实验样品制备
层压实验:在镀膜玻璃表面垫上一层防霉纸，在层压机上进行层压。
约15min后取出镀膜玻璃样品。
并用去离子水擦拭玻璃表面。
固化实验：将镀膜玻璃置于正在硅胶固化中的组件之间。
6小时后取出样品。
并用去离子水擦拭玻璃表面。
1.3 镀膜玻璃表征
采用奥博泰GST-3，在380-1100nm波段上，对实验前后的镀膜玻璃进行透光率测试。
采用X射线光电子能谱仪(XPS)对实验前后的玻璃进行表征，分析实验前后元素含量的变化。
采用美国J.A.WOLLAM公司的α-SETM椭偏仪对实验前后的镀膜玻璃进行折射率和孔隙率测试。
2 结果与讨论
2.1 镀膜玻璃透光率衰减数值分析
3种玻璃样品在经过不同实验后透光率衰减数值见表1，由表1可知，相比于2#和3#样品，1#镀膜样品在经过垫纸层压实验、固化实验后，透光率均有较大幅度的衰减，2#样品衰减值较低，而3#普通钢化玻璃实验前后的衰减值基本上可以忽略。
对于1#镀膜玻璃，在3种实验中，玻璃透光率层压后的衰数值大于固化后衰减值。
表1 不同镀膜样品实验后透光率衰减值
2.2 XPS表征结果
对1#镀膜样品进行XPS分析，各种元素含量百分比如表2所示。
从表2中可知，镀膜玻璃在经过垫纸层压和固化后，碳含量百分比明显增加，且前者明显大于后者，和表一中透光率衰减数值一致。
这可能是实验后，镀膜玻璃表面含碳有机物明显增加。
玻璃隔纸中微小的醋酸纤维素酯颗粒在经过150度左右的层压温度后吸附于镀膜玻璃
表面，和硅胶吸湿固化释放的有机气体吸附于多空二氧化硅膜表面。
表2 1#镀膜样品实验前后元素变化分析
2.3 镀膜玻璃表面膜层光学性能分析
由于菲涅尔反射的原因，普通光学玻璃反射率一般不会超过92%[2]，对于光学厚度为nd=1/4λ的膜在单色光垂直入射时，其反射率满足如下公式：
其中n1为空气折射率，n3为玻璃折射率，都为常数，n2为膜层折射率。
反射率随着n2的减小而减小，当反射率为0时，n2达到极限最小值为1.23。
但是一般的致密材料很难达到如此低的折射率。
SiO2的折射率大约为1.46，无法达到理论值，而膜层的折射率与空隙率有如下关系[3]：
其中np为含空隙膜层的折射率，n为致密膜材的折射率，而P 为膜材的孔隙率。
因此，可以通过增加多孔SiO2膜层的孔隙率来减小二氧化硅膜层的折射率，从而使其接近理论值1.23，达到减反增透的效果。
表3为不同镀膜玻璃样品测得膜层光学参数。
由下表可知，相对于2#镀膜玻璃，1#镀膜玻璃折射率要低0.045，其孔隙率则要高出9.6个百分点。
而普通钢化玻璃的折射率最高，大概在1.5左右。
综合镀膜玻璃衰减数值分析和XPS表征结果分析可知，一味追求高透光率，低折射率，会使膜层孔隙率过大，从而导致环境中的微小
纳米颗粒吸附在多孔膜层表面，使得孔口堵塞，孔隙率反而下降，从而造成透光率大幅衰减。
因此对于镀膜玻璃单层膜设计，应该在透光率与孔隙率之间寻求平衡点，设计适宜的折射率和孔隙率的膜层，在保证高效增透的同时，使得吸附达到最小，如2#镀膜样品。
表3 不同镀膜样品的膜层光学参数
3 结论
实验结果表明：镀膜玻璃短期的透光率衰减主要是和其膜层的折射率与孔隙率有关。
折射率越小，孔隙率越大，则越容易产生颗粒吸附，导致膜层孔口堵塞，使得折射率增加，透光率下降。
在对膜层进行设计过程中，应该使镀膜玻璃膜层折射率保持在1.38左右，从而保证高透光率的同时，衰减又达到最小。