非晶硅太阳电池减反射膜的设计

摘要：基于非晶硅太阳电池的工作原理，对其减反射膜进行研究．根据四分之一波长

作用原理得到反射率最小时的厚度优化参数．单层减反射膜选用

ITO( n=2.0，d=75 nm)，

加权平均反射率为

5．91％．双层膜选用 MgF2／ITO，厚度分别为 111nrn 和 75 m ，加权

平均反射率为

3．72％．此外，还作出反射率随波长的变化曲线，并通过计算仿真结果进

行比较说明如何选材：对于单层减反射膜，采用折射率小的材料能取得更好的效果，而对
于双层减反射膜，采用折射率上低下高形式，能取得更好的效果．

　　关键词：非晶硅；减反射膜；反射率

　　相对于晶体硅太阳电池而言，非晶硅太阳电池具有对可见光的吸收强、价格低廉、高温
性能好以及能量回收周期短等优点．它是利用半导体材料的电子特性把光能直接转换成电
能的光电器件，其光电转换效率定义为总输出功率与入射到太阳电池表面的太阳光总功率
的比值，主要取决于

2 个方面，首先是太阳电池对入射光的吸收率，对于裸硅太阳电池，

当光入射到电池表面时约有三分之一的光被反射，从而使得电池对入射光的吸收减少；其
次是半导体材料本身的性质对于效率的影响．文中研究如何减少电池表面对光的反射，以
提高太阳电池开路电压，短路电流，填充因子等各方面的电性能．

　　对于非晶硅太阳电池表面的透明导电膜既作为电池的上电极收集载流子，又可以当作
减反射膜以降低太阳光在电池表面的反射，而透明导电膜材料的选择以及厚度的大小直接
影响着光在电池表面的反射，因此有必要对透明导电膜进行优化设计，以得到最小的反射
率．此外，还将研究在透明导电膜上再制备单层或双层减反射膜对入射光反射率的影响．
对于不同材料、不同膜层数的减反射系统，设计其最佳厚度．文中将在深入研究非晶硅太阳
电池原理的基础上，通过计算机仿真得到电池反射率最低时膜系的各个最佳参数．

　　

1 原理

　　

1．1 减反射膜的四分之一波长原理

　　如图

1 所示，从第二个界面返回到第一个界面的反射光与从第一个界面的反射光相位

差

180°，所以前者在一定程度上抵消了后者．

　　在正常入射光束
中从覆盖了一层厚度
为

d1 的透明层材料

表面反射能量所占比
例即反射率

R 为