一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用。所述减反射膜由TiO2层、Si3N4层及SiO2层多次交替堆叠而成，TiO2层、Si3N4层及SiO2层的光学厚度分别为各层对应材料参考波长的0.1～0.25倍；其中TiO2层的折射率为2.5～2.7，Si3N4层的折射率为1.8～2.0，SiO2层的折射率为1.4～1.6。所述减反射膜在宽光谱范围内与太阳光谱有较好的匹配性(300～1400nm范围内平均反射率低至6.71％)，同时对GaAs太阳电池表面有较好的钝化作用，减反射效果较常规的减反射膜体系有所提升。

说明书

技术领域

本发明属于光学薄膜技术领域，具体涉及一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜及其制备方法与应用。

背景技术

GaAs太阳能电池因其对光吸收系数大，抗辐射能力强、光电转化效率高等优点，已逐渐成为航空航天空间能源的重要组成部分，其理论最高效率可达49.7％，有效工作波段为300～1400nm。(SUN L,ZHANG M,FANG X,et al.Recent progress of High-EfficiencyIII-V multijunction Solar Cells[C]//Photovoltaic SpecialistsConference.IEEE,2014.Florida:Ampa,2013:6.3-6.8.http://10.1109/PVSC.2013.6745061.)。通常情况下，太阳光照射在电池表面会有40％左右的能量被反射掉，为了减少这部分反射损耗，目前应用最为广泛、也最为重要的一道工序是在GaAs太阳电池表面镀制减反射膜来降低电池表面反射率，提高光的吸收率，减少能量损耗，提高电池转换效率。

减反射膜可以降低太阳能电池正表面的光反射，增加光吸收，达到提高电池光电转换效率的目的，目前常见的减反射膜主要为Al

公布号为CN108336179A的中国专利申请公开了一种柔性空间用三结太阳电池减反射膜制备方法，利用电子束热蒸发和离子源辅助沉积相结合，常温条件下在太阳电池衬底沉积机构为SiO

结合物理法与化学法制备多层减反射膜也是目前热门的研究方向之一，如公布号为CN103943691A的中国专利申请公开了一种采用射频磁控溅射(RF-Sputtered)和溶胶-凝胶(Sol-Gel)结合法制备了适用于太阳电池的自清洁三层减反射膜，结构为基底(透明材料)-SiO

因此，现有的空间领域太阳电池存在工况恶劣、宽光谱范围内平均反射率高的缺点。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜。

本发明的另一目的在于提供上述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，由TiO

所述TiO

优选地，所述TiO

优选地，所述空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜由TiO

优选地，所述TiO

上述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜的制备方法，在GaAs衬底表面，采用射频磁控溅射沉积和等离子体增强化学气相沉积法结合的方法多次交替沉积TiO

优选地，所述TiO

更优选地，所述退火处理的温度为500～750℃，时间为5～30min。

更优选地，所述退火处理在N

优选地，所述TiO

更优选地，所述TiO

优选地，所述Si

上述一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜在空间用GaAs太阳电池中的应用。

本发明结合物理法与化学法，以GaAs为衬底，采用射频磁控溅射沉积和等离子体增强化学气相沉积法结合制备TiO

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明在传统的单层或双层高低折射率材料匹配的减反射膜体系基础上，引入介于高低折射率间的中折射率材料，利用低折射率二氧化硅-中折射率氮化硅-低折射率二氧化硅-中折射率氮化硅-高折射率二氧化钛构成叠层减反射膜，降低了太阳电池表面的光学损耗，提高了其对太阳光谱的吸收率。相比现有的减反射膜膜系，本发明中的叠层减反射膜系结构能够实现较高的宽带减反效果，在300～1400nm范围内平均反射率可达5％左右。

(2)本发明在常温下进行TiO

附图说明

图1为本发明制备的宽光谱范围减反射膜结构示意图。

图2为实施例1中叠层减反射膜截面的扫描电镜图。

图3为实施例1～5的反射率曲线对比图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明实施例中所得TiO

实施例1

本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：

(1)将2英寸的GaAs衬底(350±25μm，晶向<100>，苏州研材微纳科技有限公司)依次置于没过衬底的丙酮(分析纯)、异丙醇(分析纯)、无水乙醇(分析纯)中各超声处理5min，超声处理后采用去离子水清洗样品表面残留的液体；将清洗完毕的衬底使用氮气喷枪吹净表面残存的小液滴，并置于恒温烘烤机(＞100℃)上烘烤5min完成样品的预处理。

(2)将干燥完成的衬底使用胶带固定在磁控溅射设备工件盘上，关闭真空室并抽真空至预定条件，所述TiO

(3)将镀制得到TiO

将本实施例所得TiO

本实施例1中所得叠层减反射膜的截面的扫描电镜图如图2所示。

实施例2

本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：

步骤(1)～(3)与实施例1相同；

(4)将所制得的TiO

将本实施例所得TiO

实施例3

本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：

步骤(1)～(3)与实施例1相同；

(4)将所制得的TiO

将本实施例所得TiO

实施例4

本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：

步骤(1)～(3)与实施例1相同；

(4)将所制得的TiO

将本实施例所得TiO

实施例5

本实施例的一种空间用GaAs太阳电池叠层减反射膜，具体通过如下方法制备：

步骤(1)～(3)与实施例1相同；

(4)将所制得的TiO

将本实施例所得TiO

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。