二氧化硅薄膜中微納球型結構對可見光吸收性能影響

張 桐，劉孝麗，鐘 浩，周利成，張 涵

(榆林學院，陜西 榆林 719000)

目前光伏發電(PV)技術被認為是清潔且可再生的發電技術，被廣泛應用；但是，常見的問題是高折射率(RI)的硅摻雜和超過30%的入射光從晶體硅表面反射回來，造成表面或界面處的反射損失，對太陽能電池的能量轉換效率產生負面影響，大大降低了太陽能光電轉換效率，在電池表面制備抗反射涂層是減少電池表面反射光，提高太陽能電池的光電轉換效率的有效途徑，利用上述原理，在傳統的蒸鍍多層鍍膜或亞波長結構的基底上再制一層二氧化硅薄膜，并在膜中包覆一定比例的空氣，可以形成一種新型空氣球形光學抗反射薄膜微結構。該結構能有效增強太陽能薄膜的抗反射性能，極大減少太陽能電池的光反射損失。而本文主要研究太陽能光伏發電方向的內容，通過FDTD仿真研究可以模擬二氧化硅微納球型對可見光性能影響，找到抗反射效果最好的二氧化硅薄膜結構；這種結構可以提高太陽能電池板對可見光的吸收性能，進而提高太陽能光電轉換效率。二氧化硅微納球型結構，具體如圖1所示。

圖1 二氧化硅微納球型結構Fig.1 Silica micro-nano sphere structure

由圖1可知，在太陽能電池板硅層上覆蓋有一層薄膜，這層薄膜的材質為二氧化硅，再在二氧化硅薄膜層中包覆一些微納球型結構，就可以得到二氧化硅抗反射薄膜結構。本文通過改變薄膜內微納球型結構的尺寸、占空比、分布周期尋找抗反射效果最好的微納球型結構，并探究其對可見光吸收性能的影響、微納球型結構參數對反射效果的影響規律及其反射機理。……