基于模板法制備太陽能電池減反射膜的性能研究

【摘要】：照射在太陽電池表面的光不能充分被吸收,而是很大一部分被反射掉,為了最大限度地減少表面反射造成的損失,在表面蒸鍍減反射膜和表面制作陷光結(jié)構(gòu)可以有效的減少入射光損失。隨著納米技術(shù)的蓬勃發(fā)展,將納米技術(shù)運(yùn)用到太陽能電池的設(shè)計(jì)中成為一個(gè)新的趨勢。帶有納米陣列結(jié)構(gòu)的減反射膜材料具有較高的透射率、較低的折射率等優(yōu)點(diǎn)而得到廣大科技工作者的青睞。考慮到用于封裝太陽能電池的蓋板過于沉重,表面易受到污染難清潔而導(dǎo)致太陽能電池效率下降,本文以聚酰亞胺材料為基底材料,以所制作的陽極氧化鋁多孔結(jié)構(gòu)為模板,采用納米壓印技術(shù),制備出具有亞波長納米桿陣列的陷光結(jié)構(gòu)薄膜,并在其背面濺射Ti O2納米薄膜,形成帶有自清潔功能的聚酰亞胺減反射膜以替代厚重的玻璃蓋板?；趪?yán)格耦合波理論、等效介質(zhì)理論以及所采用的陽極氧化鋁模板形成機(jī)理,利用tracepro光學(xué)仿真軟件模擬設(shè)計(jì)納米陣列結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對整個(gè)減反射系統(tǒng)的光通量的影響,確定納米光柵結(jié)構(gòu)高度理論上最佳值72nm,占空比為0.5,周期在300nm及440nm處可以獲得較為理想的增強(qiáng)效果,其中440nm納米光柵周期對入射光吸收的影響效果最好。利用二次陽極氧化法制備氧化鋁多孔納米陣列,在聚酰亞胺薄膜表面,280℃,800kg壓力,10min條件下,采用熱壓印技術(shù)制備帶有納米陣列光柵結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺薄膜。利用射頻磁控濺射工藝,在其背面制備一層Ti O2薄膜,經(jīng)過200℃、2h等溫退火工藝,令整個(gè)膜系表面的接觸角約為44°,從而利用Ti O2薄膜的光催化作用,使減反射膜具備自清潔的功能。利用掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡對所制備的減反射膜進(jìn)行表面形貌分析,同時(shí)使用分光光度計(jì)、橢偏儀進(jìn)行減反射膜的透光率及折射率測試。測試結(jié)果表明,在大氣條件下,UV-VIS透射光譜從440nm到1000nm區(qū)域,具有納米陣列結(jié)構(gòu)的PI薄膜較原始PI膜的透過率提高2%~5%。進(jìn)行太陽電池的封裝測試,使太陽電池的填充因子提高了2%,電池整體性能優(yōu)異。 【關(guān)鍵詞】：陽極氧化鋁 納米陣列 減反射膜 聚酰亞胺
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題背景9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 減反射膜簡介13-19
• 1.3.1 減反射膜分類13-15
• 1.3.2 減反射膜制備工藝15-16
• 1.3.3 應(yīng)用在太陽能電池的封裝的減反射膜16-18
• 1.3.4 減反射膜面臨的問題18-19
• 1.4 本課題研究目的與內(nèi)容19-20
• 第2章 太陽能電池表面減反射膜基本理論20-26
• 2.1 嚴(yán)格耦合波理論20-23
• 2.2 等效介質(zhì)理論23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 減反射膜的制備26-48
• 3.1 陽極氧化鋁模板26-31
• 3.1.1 陽極氧化鋁模板的形成機(jī)制26-27
• 3.1.2 陽極氧化鋁模板的理論模型27-31
• 3.2 基于氧化鋁納米陣列的減反射結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真31-35
• 3.2.1 理論分析32-33
• 3.2.2 仿真模型的建立33
• 3.2.3 結(jié)果與分析33-35
• 3.2.4 仿真小結(jié)35
• 3.3 陽極氧化鋁模板的制備35-44
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)過程36-39
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果39-42
• 3.3.3 試驗(yàn)討論42-44
• 3.3.4 陽極氧化鋁工藝改進(jìn)分析44
• 3.4 熱壓印44-46
• 3.5 濺射二氧化鈦薄膜46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 納米陣列減反射膜的性能測試與分析48-58
• 4.1 實(shí)驗(yàn)可行性驗(yàn)證48-49
• 4.2 不同高度納米陣列模板對透射率的影響49-50
• 4.3 不同孔徑大小的納米陣列模板對透射率的影響50-51
• 4.4 減反射膜折射率測試分析51-52
• 4.5 減反射膜接觸角分析52-53
• 4.6 減反射膜耐受性分析53-55
• 4.6.1 低溫下減反射膜的工作性能分析53-54
• 4.6.2 高溫下減反射膜的工作性能分析54
• 4.6.3 長時(shí)間工作的減反射膜工作性能分析54-55
• 4.7 減反射膜性能分析55-57
• 4.8 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65

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