光伏玻璃减反射膜的研究进展

典型的商业化太阳能电池组件封装结构由光伏玻璃、胶膜、电池片、背膜等部分组成,由于光伏封装玻璃与空气之间存在界面,会带来约4%的太阳光反射,这部分太阳光无法参与到光电转换过程中,造成了一定的光损耗。减反射膜可以有效地抑制由于界面存在折射率差而导致的光反射损耗,因此,在光伏组件中普遍需要在光伏玻璃表面镀减反射膜,这具有重要的现实意义和巨大的经济价值。然而,由于太阳光的宽谱特性,光伏组件面临着严苛的户外环境使用要求,这需要光伏玻璃减反射膜不仅具有较好的减反增透特性,还需在复杂环境下保持稳定,并且符合光伏产业大面积、低成本、均匀成膜的技术要求。事实上,实现兼具以上特性的减反射膜材料制备和镀膜是极具挑战的。与玻璃衬底折射率匹配的减反射膜需要具有极低的折射率(低于自然界中天然材料的折射率),为了获得这种超低折射率需要在材料中引入一定比例的孔隙结构,而这与所要求的严苛环境下材料的稳定性存在矛盾。因此,光伏玻璃减反射膜研究除追求优异的光学特性外,维持其在复杂气候条件下的稳定性也至关重要,减反射膜耐候性、机械强度以及多功能特性(如自清洁、防尘抗污和防潮等)增强方面的探索都成为主要研究课题。在光学特性方面,利用仿生折射率渐变结构提升减反射膜的宽光谱、广角减反特性研究已取得了一系列进展。而在光伏产业中,基于光学特性、稳定性和制造成本的考虑普遍采用溶胶-凝胶二氧化硅单层减反体系,相比于传统的纳米实心二氧化硅颗粒制备的多孔二氧化硅减反射膜,新型介孔二氧化硅和具有封闭孔隙结构的空心二氧化硅减反射膜体现出更好的耐候性和机械强度,同时维持了所需的孔隙率,保持了较好的减反增透特性。此外,为了应对在不同气候环境下的长期应用需求,研究者们进行了一些二氧化硅减反射膜自清洁和防尘抗污等多功能改性方面的探索,但目前在实现同时具有优异的光学特性、较高的力学性能和长效的耐候性的多功能减反射膜方面仍存在较大挑战。本文归纳了光伏玻璃减反射膜的研究进展,从减反射膜的基本概念、原理出发,介绍了针对光伏玻璃减反射膜的特定评价方法,并围绕当前光伏产业中普遍采用的溶胶-凝胶二氧化硅单层减反射膜制备技术进一步对具有三类不同孔隙结构的二氧化硅减反射膜体系进行了介绍,分析了光伏玻璃减反射膜所面临的问题并对其发展趋势进行了展望,以期为制备减反增透特性更优异、在极端环境下更稳定和具有更丰富表面功能特性的新型光伏玻璃减反射膜提供参考。     

玻璃衬底沉积氮化硅薄膜性能研究

为了改善玻璃衬底上制备的薄膜太阳电池的转换效率,采用高纯氮气作为等离子体气源,以质量分数为5%的SiH_4(Ar稀释)作为前驱气源,利用电子回旋共振-等离子体增强化学气相沉积技术在玻璃衬底上低温制备了氮化硅薄膜;利用各种测试设备分析了薄膜的成分、光学性能和表面形貌.结果表明:实验制备的非晶薄膜含氢量较低;薄膜的折射率随着衬底温度和微波功率的增加而增加.在衬底温度为350℃、微波功率为650 W时,薄膜的折射率在2.0左右,平均粗糙度为1.45 nm,还说明薄膜具有良好的光学性能和较高的表面质量.在此条件下,薄膜的沉积速率达到10.7 nm/min,表明本实验能在较高的沉积速率下制备均匀、平整、优质的SiN薄膜.     

GaAlAs半导体功率放大激光器耦合效率的研究

通过对波长808nm的GaAIAs／GaAs半导体功率放大激光器端面镀ZrO2减反射膜工艺过程,从理论和实验上分析了涂层特性,透射率由无膜时的69％和32．6％提高到镀膜后的90％和80％以上,提高器件的耦合效率、输出光功率和工作寿命。     

通过制备双层氮化硅提高太阳能电池的方法研究

鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加。世界上许多国家掀起了开发和利用新能源的热潮。在新能源中。特别引人瞩目的是不断地倾注于地球的永久性能源——太阳能。太阳能是一种干净、清洁、无污染、取之不尽用之不竭的自然能源。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础。在太阳能电池工艺中,减反射膜的特性对太阳能电池的转换效率有很大的影响。业界通常采用等离子体增强气相沉积法制备氮化硅作为多晶硅太阳电池的减反膜,本文通过理论以及实验模拟了双层氮化硅的光学参数,实际测试情况和理论模拟吻合良好。电池IV参数表明双层氮化硅不但具有更佳的减反射效果而且表面钝化效果也有所增强。     

激光倍频三波长减反射膜

提出Nd:YAG激光二倍频,三倍频和主激光三波长同时实现减反射膜系设计方法。该方法成功地设计出不同折射率基片SiO_2,LiNiO_3和K_9玻璃在350nm, 530nm,1060nm三个波长带剩余反射率小于0.02％的减反射膜。文中给出设计理论和实例。并用所设计的膜系进行镀制实验,得到较好的结果。对实测曲线与计算曲线不一致性进行了分析。     

单层膜对超短脉冲的减反效果分析

利用多光束干涉方法分析了超短光脉冲通过单层介质膜的情况，研究了半导体激光器端面镀制的单层减反射膜中的电场变化，透过减反膜电场的时间特性，以及脉冲的能量反射率。     

太阳能集热器用玻璃的光学性能分析和改善

玻璃材料被广泛应用于太阳能集热器产品来提高产品性能。分析了太阳光通过玻璃所发生的物理现象,简单介绍了玻璃在不同种类太阳能集热器中的作用,模拟计算了平板集热器中玻璃性能提升的结果;采用改变玻璃透射和反射特性的方法,并对减反射膜层和低铁玻璃的光学效果进行绘图、对比说明,从而总结出利用玻璃开发太阳能新产品、新技术的思路和途径。     

镀膜方单晶组件在并网光伏系统中的研究

镀膜方单晶组件采用方形单晶硅电池片,利用气相沉淀方式,在太阳能组件钢化玻璃外表面镀上一层减反射膜,可减少光线反射,增加入射光,即提高光电转换效率。将镀膜方单晶组件接入并网光伏系统中,研究其在不同辐照度、膜表面积灰程度、膜表面手指印、膜表面刮痕等条件下的实际发电性能,并通过模拟仿真验证实验的准确性。结果表明:镀膜方单晶组件具有更高的光电转换效率,且在低辐照条件下更加明显;灰尘对组件发电性能的影响与辐照强度的大小有关;膜表面的手指印、刮痕对组件发电性能影响不大,可消除客户的担忧。     

1.3μm超辐射发光二极管制作和实验

通过在激光二极管端面底高减反膜，实现了辐射发光，制成了超辐射发光二极管，它在较宽的驱动电流范围（３３￣６８ｍＡ）内均呈现超辐射发光特性，对超辐射发光二极管特性进行了研究，实验表明，它的发射谱很宽，在输出功率达１ｍＷ情况下，谱线宽度仍达１５ｎｍ。